Основные этапы развития микробиологии и иммунологии. Работы Л. Пастера, Р. Коха и их значение для развития ми­кробиологии и иммунологии.

Основные этапы развития микробиологии и имунологии.

Историю развития микробиологии можно разделить на пять этапов: эвристический, морфологический, физиологический, им­мунологический и молекулярно-генетический.

Пастер сделал ряд выдающихся от­крытий. За короткий период с 1857 по 1885 г. он доказал, что брожение (молочнокислое, спиртовое, уксуснокислое) не явля­ется химическим процессом, а его вызывают микроорганизмы; опроверг теорию самозарождения; открыл явление анаэробио­за, т.е. возможность жизни микроорганизмов в отсутствие кис­лорода; заложил основы дезинфекции, асептики и антисепти­ки; открыл способ предохранения от инфекционных болезней с помощью вакцинации.

Многие открытия Л. Пастера принесли человечеству огром­ную практическую пользу. Путем прогревания (пастеризации) были побеждены болезни пива и вина, молочнокислых продук­тов, вызываемые микроорганизмами; для предупреждения гной­ных осложнений ран введена антисептика; на основе принципов Л. Пастера разработаны многие вакцины для борьбы с инфекционными болезнями.

Однако значение трудов Л. Пастера выходит далеко за рамки только этих практических достижений. Л. Пастер вывел микро­биологию и иммунологию на принципиально новые позиции, показал роль микроорганизмов в жизни людей, экономике, про­мышленности, инфекционной патологии, заложил принципы, по которым развиваются микробиология и иммунология и в наше время.

Л. Пастер был, кроме того, выдающимся учителем и органи­затором науки.

Работы Л. Пастера по вакцинации открыли новый этап в раз­витии микробиологии, по праву получивший название имму­нологического.

Принцип аттенуации (ослабления) микроорганизмов с помо­щью пассажей через восприимчивое животное или при выдерживании микроорганизмов в неблагоприятных условиях (темпе­ратура, высушивание) позволил Л. Пастеру получить вакцины против бешенства, сибирской язвы, куриной холеры; этот прин­цип до настоящего времени используется при приготовлении вакцин. Следовательно, Л. Пастер является основоположником научной иммунологии, хотя и до него был известен метод пре­дупреждения оспы путем заражения людей коровьей оспой, разработанный английским врачом Э. Дженнером. Однако этот метод не был распространен на профилактику других болезней.

Роберт Кох . Физиологический период в развитии микробиологии связан также с именем немецкого ученого Роберта Коха, которому при­надлежит разработка методов получения чистых культур бактерий, окраски бактерий при микроскопии, микрофотографии. Известна также сформулированная Р. Кохом триада Коха, которой до сих пор пользуются при установлении возбудителя болезни.

Роль И. И. Мечникова в формировании учения об иммуни­тете. Значение открытия Д. И. Ивановского. Роль отече­ственных ученых (И. Ф. Гамалея, П. Ф. Здродовский, А. А. Смородинцев, М. П. Чумаков, 3. В. Ермольева, В. М. Жданов и др.) в развитии микробиологии и вирусологии.

После работ Л. Пастера появилось множество исследований, в которых пытались объяснить причины и механизмы формиро­вания иммунитета после вакцинации. Выдающуюся роль в этом сыграли работы И. И. Мечникова и П. Эрлиха.

Исследования И. И. Мечни­кова (1845-1916) показали, что большую роль в формировании иммунитета играют особые клетки - макро- и микрофаги. Эти клетки поглощают и переваривают чужеродные частицы, в том числе бактерии. Исследования И. И. Мечникова по фагоцитозу убедительно доказали, что, помимо гуморального, существует клеточный иммунитет. И. И. Мечников, ближайший помощник и последователь Л. Пастера, заслуженно считается одним из ос­новоположников иммунологии. Его работы положили начало изу­чению иммунокомпетентных клеток как морфологической основы иммунной системы, ее единства и биологической сущности.

Д.И.Ивановский (1864- 1920) открыл вирусы - представителей царства vira. Один из основоположников вирусологии. Впервые открыл проходящий через бактериологические фильтры возбудитель табачной мозаики, названный впоследствии вирусом. Труды по фитопатологии и физиологии растений.

Здровский (1890-1976 года), российский микробиолог, иммунолог и эпидемиолог, академик АМН. Исследования по проблемам тропических болезней, бруцеллеза и др. Под руководством Здродовского разработаны методы вакцинации против столбняка, дифтерии и др. инфекций. Автор книги "Учение о риккетсиях и риккетсиозах"

Смородинцев , российский вирусолог и иммунолог. Труды по этиологии и профилактике гриппа, энцефалитов и др. вирусных инфекций. Совместно с М. П. Чумаковым разработал и внедрил вакцину против полиомиелита.

Ермольева , российский микробиолог. Получила первые отечественные образцы антибиотиков - пенициллина, стрептомицина и др.; интерферона.

Жданов , российский вирусолог. Труды по вирусным инфекциям, молекулярной биологии и классификации вирусов, эволюции инфекционных болезней.

Основные принципы классификации микробов.

Микробы, или микроорганизмы (бактерии, грибы, простейшие, вирусы), систематизиро­ваны по их сходству, различиям и взаимо­отношениям между собой. Этим занимается специальная наука - систематика микроор­ганизмов. Систематика включает три части: классификацию, таксономию и идентифика­цию. В основу таксономии микроорганизмов поло­жены их морфологические, физиологические, биохимические и молекулярно-биологические свойства. Различают следующие таксономи­ческие категории: царство, подцарство, отдел, класс, порядок, семейство, род, вид, подвид и др. В рамках той или иной таксономичес­кой категории выделяют таксоны - группы организмов, объединенные по определенным однородным свойствам.

Микроорганизмы представлены доклеточными формами (вирусы - царство Vira) и клеточными формами (бактерии, архебактерии, грибы и простейшие). Различают 3 доме­на (или «империи»): «Bacteria», «Archaea» и «Eukarya»:

□ домен «Bacteria» - прокариоты, пред­ставленные настоящими бактериями (эубактериями);

□ домен «Archaea» - прокариоты, пред­ставленные архебактериями;

□ домен «Eukarya» - эукариоты, клетки которых имеют ядро с ядерной оболочкой и ядрышком, а цитоплазма состоит из высоко­организованных органелл - митохондрий, аппарата Гольджи и др. Домен «Eukarya» вклю­чает: царство Fungi (грибы); царство животных Animalia (включает прстейшие – подцарство Protozoa); царство растений Plante. Домены включают царства, типы, классы, порядки, семейства, роды, виды.

Вид . Одной из ос­новных таксономических категорий является вид (species). Вид - это совокупность особей, объединенных по близким свойствам, но от­личающихся от других представителей рода.

Чистая культура . Совокупность однородных микроорганиз­мов, выделенных на питательной среде, характеризующихся сходными морфологичес­кими, тинкториальными (отношение к кра­сителям), культуральными, биохимическими и антигенными свойствами, называется чис­той культурой.

Штамм . Чистая культура микроорганизмов, выделен­ных из определенного источника и отличаю­щихся от других представителей вида, называ­ется штаммом. Штамм - более узкое понятие, чем вид или подвид.

Клон . Близким к понятию штам­ма является понятие клона. Клон представляет собой совокупность потомков, выращенных из единственной микробной клетки.

Для обозначения некоторых совокупностей микроорганизмов, отличающихся по тем или иным свойствам, употребляется суффикс var (разновидность) вместо ранее применявшегося type.

Похожая информация.

Микроорганизмами (микробами) называют одноклеточные организмы размером менее 0,1 мм, которые невозможно увидеть невооруженным глазом. К ним относятся бактерии, микроводоросли, некоторые низшие мицелиальные грибы, дрожжи, простейшие (рис. 1). Их изучением занимается микробиология.

Рис. 1. Объекты микробиологии.

На рис. 2. можно увидеть некоторых представителей одноклеточных простейших. Иногда к объектам данной науки относят самые примитивные организмы на Земле — вирусы, не имеющие клеточную структуру и представляющие собой комплексы из нуклеиновых кислот (генетического материала) и белка. Чаще их выделяют в совершенно отдельную область исследования (Вирусологию), так как микробиология скорее направлена на изучение микроскопических одноклеточных.

Рис. 2. Отдельные представители одноклеточных эукариот (простейших).

Такие науки, как альгология и микология, изучающие водоросли и грибы, соответственно, являются отдельными дисциплинами, перекрывающимися с микробиологией в случае исследования микроскопических живых объектов. Бактериология является истинным разделом микробиологии. Данная наука занимается изучением исключительно прокариотных микроорганизмов (рис. 3).

Рис. 3. Схема прокариотической клетки.

В отличие от эукариот, к которым относятся все многоклеточные организмы, а также простейшие, микроскопические водоросли и грибы, у прокариот отсутствует оформленное ядро, содержащее генетический материал и настоящие органоиды (постоянные специализированные структуры клетки) .

К прокариотам относятся истинные бактерии и археи, по современной классификации обозначенные, как домены (надцарства) Archaea и Eubacteria (рис. 4).

Рис. 4. Домены современной биологической классификации.

Особенности строения бактерий

Бактерии являются важным звеном в круговороте веществ в природе, разлагают растительные и животные остатки, очищают загрязненные органикой водоемы, модифицируют неорганические соединения. Без них не могла бы существовать жизнь на земле. Данные микроорганизмы распространены везде, в почве, воде, воздухе, организмах животных и растений.

Бактерии различаются по следующим морфологическим особенностям:

1. Форма клеток (округлые, палочковидные, нитчатые, извитые, спиралевидные, а также различные переходные варианты и звездообразная конфигурация).
2. Наличие приспособлений для движения (неподвижные, жгутиковые, за счет выделения слизи).
3. Сочленение клеток друг с другом (изолированные, сцепленные в виде пар, гранул, ветвящиеся формы).

Среди структур, образуемых округлыми бактериями (кокками) выделяют клетки, находящиеся в паре после деления и затем распадающиеся на одиночные образования (микрококки) или остающиеся все время вместе (диплококки). Квадратичную структуру из четырех клеток образуют тетракокки, цепочку – стрептококки, гранулу из 8-64 единиц – сарцины, грозди – стафилококки.

Палочковидные бактерии представлены многообразием форм вследствие большой изменчивости длинны (0,1-15 мкм) и толщины (0,1-2 мкм) клетки. Форма последних также зависит от способности бактерий к образованию спор – структур с толстой оболочкой, позволяющей переживать микроорганизмам неблагоприятные условия. Клетки с такой способностью называет бациллами, а не обладающие такими свойствами просто палочковидными бактериями.

Особыми видоизменениями палочковидных бактерий являются нитчатые (вытянутые) формы, цепочки и ветвящиеся структуры. Последнюю образуют актиномицеты на определенной стадии развития. «Кривые» палочки называют извитыми бактериями, среди которых выделяют вибрионы; спириллы, имеющие два изгиба (15-20 мкм); спирохеты, напоминающие волнистые линии. Их длины клеток 1-3, 15-20 и 20-30 мкм, соответственно. На рис. 5 и 6 представлены основные морфологические формы бактерий, а также типы расположения споры в клетке.

Рис. 5. Основные формы бактерий.

Рис. 6. Бактерии по типу расположения споры в клетке. 1, 4 – в центре; 2, 3, 5 – концевое расположение; 6 – с боку.

Основные клеточные структуры бактерий: нуклеоид (генетический материал), предназначенные для синтеза белка рибосомы, цитоплазматическая мембрана (часть оболочки клетки), которая у многих представителей дополнительно сверху защищена , капсулой и слизистым чехлом (рис. 7).

Рис. 7. Схема бактериальной клетки.

По классификации бактерий выделяют более 20 типов. Например, экстремально термофильные (любители высоких температур) Aquificae, анаэробные палочковидные бактерии Bacteroidetes. Однако наиболее доминантным типом, включающим в себя многообразных представителей, является Actinobacteria. К нему относятся бифидобактерии, лактобациллы, актиномицеты. Уникальность последних заключается в способности формировать мицелий на определенной стадии развития.

В простонародье это называется грибница. Действительно, разветвления клеток актиномицет напоминают гифы грибов. Несмотря на такую особенность, актиномицеты относят к бактериям, так как они являются прокариотами. Естественно их клетки по особенностям структуры менее сходны с грибами.

Актиномицеты (рис. 8) являются медленно растущими бактериями, поэтому не имеют возможности конкурировать за легкодоступные субстраты. Они способны разлагать вещества, которые другие микроорганизмы не могут использовать в качестве источника углерода, в частности углеводороды нефти. Поэтому актиномицеты интенсивно исследуются в области биотехнологии.

Некоторые представители концентрируется в зонах нефтяных месторождений, и создают специальный бактериальный фильтр, препятствующий проникновению углеводородов в атмосферу. Актиномицеты являются активными продуцентами практически ценных соединений: витаминов, жирных кислот, антибиотиков.

Рис. 8. Представитель актиномицет Nocardia.

Грибы в микробиологии

Объектом микробиологии являются только низшие плесневые грибы (ризопус, мукор, в частности). Как все грибы они не способны синтезировать вещества сами и нуждаются в питательной среде. Мицелий у низших представителей данного царства примитивен, не разделен перегородками. Особую нишу в микробиологических исследованиях занимают дрожжи (рис. 9), отличающиеся отсутствием мицелия.

Рис. 9. Формы колоний дрожжевых культур на питательной среде.

В настоящее время об их полезных свойствах собраны многочисленные знания. Однако дрожжи продолжают исследоваться на способность синтезировать практически ценные органические соединения и активно применяются в качестве модельных организмов при проведении генетических экспериментов. С древних времен дрожжи использовались в бродильных процессах. Метаболизм у разных представителей отличается. Поэтому для какого-то конкретного процесса одни дрожжи больше подходят, чем другие.

Например, Saccharomyces beticus, более устойчивые к высоким концентрациям спирта, используются для создания крепких вин (до 24%). В то время как, дрожжи S. cerevisiae способны вырабатывать более низкие концентрации этанола. По направлениям их применения дрожжи классифицируются на кормовые, пекарские, пивные, спиртовые, винные.

Болезнетворные микроорганизмы

Болезнетворные или патогенные микроорганизмы встречаются повсеместно. Наряду с широко известными вирусами: гриппом, гепатитом, корью, ВИЧ и прочее опасными микроорганизмами являются риккетсии, а также стрепто- и стафилококки, вызывающие заражение крови. Среди палочковидных бактерий много возбудителей заболеваний. Например, дифтерия, туберкулез, брюшной тиф, (рис. 10). Немало опасных для человека представителей микроорганизмов встречается среди простейших, в частности малярийный плазмодий, токсоплазма, лейшмания, лямблия, трихомонада, патогенные амебы.

Рис. 10. Фотография бактерии Bacillus anthracis, вызывающей сибирскую язву.

Многие актиномицеты не опасны для человека и животных. Однако немало патогенных представителей встречается среди микобактерий, вызывающих туберкулез, проказу (лепру). Некоторые актиномицеты инициируют такое заболевание, как актиномикоз, сопровождающийся образованием гранулем, иногда повышением температуры тела. Отдельные виды плесневых грибов способны вырабатывать токсические для человека вещества – микотоксины. Например, некоторые представители рода Aspergillus, Fusarium. Патогенные грибы вызывают группу заболеваний, называемых микозами. Так, кандидоз или, попросту говоря, молочницу вызывают дрожжеподобные грибы (рис. 11). Они всегда содержаться в организме человека, но активизируются только при ослаблении иммунитета.

Рис. 11. Гриб Candida – возбудитель молочницы.

Грибы могут вызывать разнообразные поражения кожи, в частности всевозможные виды лишая, кроме опоясывающего (герпеса), который вызывается вирусом. Дрожжи Malassezia – постоянные обитатели кожи человека при спаде активности иммунной системы могут вызвать . Не стоит сразу бежать мыть руки. Дрожжи и условно патогенные бактерии при хорошем здоровье выполняют важную функцию, препятствуют развитию болезнетворных микроорганизмов.

Вирусы как объект микробиологии

Вирусы – самые примитивные организмы на земле. В свободном состоянии в них не происходят никакие обменные процессы. Только при попадании в клетку-хозяина вирусы начинают размножаться. У всех живых организмов носителем генетического материала является дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Только среди вирусов встречаются представители с генетической последовательностью типа рибонуклеиновой кислоты (РНК).

Часто вирусы не относят к истинно живым организмам.

Морфология вирусов очень разнообразна (рис. 12). Обычно их диаметральные размеры колеблются в пределах 20-300 нм.

Рис. 12. Разнообразие вирусных частиц.

Отдельные представители достигают в длину 1-1,5 мкм. Структура вируса заключается в окружении генетического материала специальным белковым каркасом (капсидом), отличающимся разнообразием форм (спиральный, икосаэдрический, шарообразный). Некоторые вирусы сверху имеют еще оболочку, сформированную из мембраны клетки-хозяина (суперкапсид). Например, (рис. 13) известен как возбудитель заболевания, которое носит название (СПИД). Он содержит в качестве генетического материала РНК, поражает определенный тип клеток иммунной системы (т-лимфоциты хелперы).

Рис. 13. Строение вируса иммунодефицита человека.

МОРФОЛОГИЯ

Систематика прокариот. Основные принципы классификации прокариотных микроорганизмов. Биогенетическая и нумерическая классификации. Определитель прокариот по Берджи. Таксономические категории: семейство, род, вид, биовар, серовар, фаговар.

Основной таксономической категорией является вид. По современным представлениям, вид - это группа близких между собой организмов, имеющих общий корень происхождения и на данном этапе эволюции характеризующихся определенными морфологическими, биохимическими и физиологическими признаками, обособленных отбором от других видов и приспособленных к определенной среде обитания.Виды-Роды-Семейства-Порядки-Классы-Отделлы-Царства. В микробиологии употребляются такие термины, как “штамм” и “клон”. Под штаммом понимают бактериальные культуры одного вида, выделенные, например, из разных мест обитания. Различия между штаммами не выходят за пределы вида. Клон - еще более узкое понятие, это культура, выделенная из одной клетки.Существуют 2 типа систематики биологических объектов : филогенетическая, или естественная, в основе которой лежит установление родственных (генетических, эволюционных) связей между организмами, и практическая, или искусственная, цель которой - выявление степени сходства между организмами для быстрой их идентификации и установления принадлежности к определенным таксонам. Если существующая систематика высших организмов отражает в определенной мере эволюционные связи между ними, т. е. признаки, используемые для выявления степени сходства, отражают и степень родства между этими организмами, то попытка создания на этой же основе систематики прокариот не была успешной.

Определитель Берджи систематизирует все известные бактерии по нашедшим в практической бактериологии наибольшее распространение принципам идентификации бактерий, основанным на различиях в строении клеточной стенки и отношении к окраске по Граму. Определи -тель выделяет четыре основных категории бактерий - Gracillicutes виды с тонкой клеточной стенкой, окрашивающиеся грамотрицательно; firmicutes- бактерии с толстой клеточной стенкой, окрашивающиеся грамположительно; Tenericutes - бактерии, лишённые клеточной стенки (микоплазмы, уреаплазмы и прочие представители класса Mollicutes) и Mendosicutes - архебакте-рии (метан- и сульфатредуцирующие, галофильные, термофильные и архебактерии, лишённые клеточной стенки). Описание бактерий даётся по группам (секциям), в состав которых включены семейства, роды и виды; в некоторых случаях в состав групп входят классы и порядки. Патогенные для человека бактерии входят в небольшое число групп.

Многие виды бактерий подразделяют по одному признаку на биологические варианты - биовары . Биовары, различающие­ся по биохимическим свойствам, называют хемоварами , по анти­генным свойствам - сероварами , по чувствительности к фагу - фаговарами .

МОРФОЛОГИЯ

Морфология бактерий. Основные морфологические свойства. Методы изучения морфологии прокариот. Применение в медицинской практике.

Бактерии-микроорганизмы с прокариотным типом строения.

Для бактерий характерны четыре основные формы: сферическая (шаровидная), цилиндрическая (палочковидная), извитая и нитевидная.В состав бактериальной клетки входят капсула, клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана и цитоплазма, в которой содержатся нуклеоид, рибосомы и включения. Ряд бактерий образуют споры, которые располагаются терминально, субтерминально или центрально.

Для их изучения используют световые и электронные микроскопы.Бактерии шаровидной формы - кокки - в зависимости от плоскости деления и расположения относительно друг друга отдельных особей подразделяются на микрококки (отдельно лежащие кокки), диплококки (парные кокки), стрептококки (цепочки кокков), стафилококки (имеющие вид виноградных гроздьев), тетракокки (образования из четырех кокков) и сарцины (пакеты из 8 или 16 кокков). Палочковидные бактерии располагаются в виде одиночных клеток, дипло- или стрептобактерий. Извитые формы бактерий - вибрионы и спириллы, а также спирохеты. Вибрионы имеют вид слегка изогнутых палочек, спириллы - извитую форму с несколькими спиральными завитками. Размеры бактерий колеблются от 0,1 до 10 мкм. Некоторые бактерии снабжены жгутиками и ворсинками. Ряд бактерий образуют споры, которые располагаются терминально, субтерминально или центрально; превышая поперечный размер клетки, споры придают ей веретенообразную форму. Также бактерии различаются по строению клеточной стенки, различают грамположительные и грамотрицательные бактерии. У грамположительных бактерий основной слой – пептидогликан – многослойный и пронизан тейхоевыми кислотами (толстая клеточная стенка ); у грамотрицательных бактерий тонкий пептидогликан и над ним расположена внешняя мембрана, содержащая липиды (тонкая клеточная стенка ).

Тинкториальные свойства – восприимчивость микроорганизмов к различным красителям.
L-формы – бактерии, полностью лишенные клеточной стенки и способные размножаться.Основные методы исследования морфологии бактерий. 1. микроскопический метод : световая, фазово-контрастная, флуоресцентная, электронная;2.культуральный метод (бактериологический, вирусологический); 3. биологический метод (заражение лабораторных животных);4. молекулярно-генетический метод (ПЦР – полимеразная цепная реакция)5. серологический метод – выявления антигенов микроорганизмов или антител к ним;

МОРФОЛОГИЯ

Микроскопические методы изучения живых микроорганизмов. Метод темнопольной микроскопии. Отличие «темного поля» от «затемненного». Метод фазово-контрастной микроскопии. Практическое применение.

Микроскопия -это исследование нативных препаратов и исследование фиксированных окрашенных препаратов. Нативные препараты = живые. исследуются в форме “раздавленной” и “висячей” капель. “раздавленная” капля – капля м/о в жидкости, нанесенная на предметное стекло и покрытая покровным стеклом. “висячая” капля – капля жидкости с м/о, нанесенная на покровное стекло и погруженная в лунку на специальном предметсом стекле. Исследуются нативные препараты 3 способами микроскопии: микроскопия затемненного поля, темнопольная микроскопия, фазово-контрастная микроскопия, электронная микроскопия, люминисцентная(=флюоресцентная) микроскопия. Темнопольня микроскопия : препарат освещается косыми лучами, не попадающими в объектив, но отражающимися от м/о и частиц в поле зрения. отраженный свет попадает в объектив и становятся видны котуры светящихся м/о (с неразличимыми внутренними структурами). Этот метод позволяет увеличить разрешающую способность микроскопа примерно в 10 раз. Позволяет изучать спирохет и выявлять подвижность м/о. Фазово-контрастная микроскопия: универсальный метод изучения нативных препаратов. для этого метода используют обычный микроскоп, фазово-контрастное устройство и специальные осветители. используется для изучения некоторых анатом. структур и выявления подвижности м/о; изучения L-форм бактерий и микоплазм.

МОРФОЛОГИЯ

Методы микроскопии препаратов из живых и фиксированных бактерий. Техника микроскопии с иммерсионной системой. Темнопольная и фазово-контрастная микроскопия, микроскопия в затемнённом поле (сущность, цель, применение в медицинской практике).

Нативные препараты = живые. исследуются в форме “раздавленной” и “висячей” капель. “раздавленная” капля – капля м/о в жидкости, нанесенная на предметное стекло и покрытая покровным стеклом. “висячая” капля – капля жидкости с м/о, нанесенная на покровное стекло и погруженная в лунку на специальном предметсом стекле. Исследуются нативные препараты 3 способами микроскопии: микроскопия затемненного поля, темнопольная микроскопия, фазово-контрастная микроскопия. Иммерсионная система - оптическая система, в которой пространство между предметом и первой линзой заполнено иммерсионной жидкостью.(Масло) Такой способ увеличивает показатель преломления. Темнопольня микроскопия : препарат освещается косыми лучами, не попадающими в объектив, но отражающимися от м/о и частиц в поле зрения. отраженный свет попадает в объектив и становятся видны котуры светящихся м/о (с неразличимыми внутренними структурами). Этот метод позволяет увеличить разрешающую способность микроскопа примерно в 10 раз. Позволяет изучать спирохет и выявлять подвжность м/о. Фазово-контрастная микроскопия : универсальный метод изучения нативных препаратов. для этого метода используют обычный микроскоп, фазово-контрастное устройство и специальные осветители. используется для изучения некоторых анатом. структур и выявления подвижности м/о; изучения L-форм бактерий и микоплазм. Микроскопия затемненного поля : заключается в микроскопировании препарата в поле не интенсивной освещенности. в результате получаются малоконтрастные изображения. Позволяет выявить движение м/о, микроскопировать простейшие и грибы.

МОРФОЛОГИЯ

Простые и сложные методы окраски. Подразделение сложных методов окраски по назначению. Протравы и дифференцирующие вещества. Метод Грама: сущность, этапы окраски, практическое применение

Простые методы окраски – одноэтапные с использованием 1 красителя. препарат фиксируют в пламени горелки, проведя предм. стекло 3 раза через него, окрашивают бумажкой с красителем (добавляя на нее воду и оставляя на 3-5 мин), промывают, высушивают, микроскопируют в иммерсионной системе. красители: фуксин, эозин, метиленовый синий, генцианвиолет. Сложные методы окраски Протравы Дифференцирующие в-ва

Метод Грама : диффененциальный мет. окр., позволяет отличить Гр+ от Гр- м/о.

1. препарат фиксируют в пламени горелки

2. окрашивают генцианвиолетом на фильтровал.бумажке (3-5мин)

3. доб. р-р Люголя (1 мин)

4. промыв. в спирте (30 сек)

5. промыв. водой

6. красят фуксином на фильтровал. бумажке (3-5 мин.)

7. промыв. водой, сушат, микроскопируют в иммерс. среде

в поле зрения видны красные Гр- м/о и синие Гр+ м/о.

МОРФОЛОГИЯ

Сложные методы окраски, протравы и дифференцирующие вещества. Метод Циля-Нильсена: сущность, этапы окраски, практическое применение.

Сложные методы окраски – осуществляются в неск. этапов, препарат красится неск. красителями, используют протравы и диффиренцирующие вещества. Сложные методы окраски подразделяются на дифференциальные(позв. отличить один вид м/о от другого – ме. Гр. и Циля-Нильсена) и методы, позволяющие выявить анат. структ. м/о (споры – Ожешко, клет. ст. – мет. Пешкова, капс. – мет. Бурри-Гинса, зерна волютина – Нейссера мет.). Протравы – хим. и физические вещества, повышающие окрашиваемость м/о. Уплотняют цитопл. и делают окраску более прочной, либо разрыхляют клеточную стенку и способствуют проникновению краски в клетку. (р-р люголя в мет. Гр., HCl в мет.Ожешко, фенол и выс. темп-ра в мет. Циля-Нильсена). Дифференцирующие в-ва : избирательно обесвечивают один вид м/о или опред. анат. структуру. (спирт в мет. Гр., серн.к-та в мет. Циля-Нильсена и Ожешко) Метод Циля-Нильсена : дифференциальный сложный мет.окр. Позволяет отл. кислотоустойчивые м/о от некислотоустойчивых.

1 . в пламени горелки фиксируют препарат. на белую фильтровальную бумажку наливают фуксин Циля (карболовый р-р фуксина) и проводят в пламени горелки 3-4раза до появления белых паров. 2 . снимают бумажку, остужают препарат, промывают водой. 3 . проводят дифференциацию 5% серной кислотой (опускают препарат в нее 2-3 раза) 4 . промывают водой 5 . без бумажки наливают р-р метинового синего (5 мин) 6. промывают водой, сушат, микроскопируют в имерсионной среде.

На препарате видно красные кислотоустойчивые бактерии и синие некислотоустойчивые бактерии на голубом фоне среды (мокроты нп., если окрашивали ее ради вывления туберкулезной палочки)

МОРФОЛОГИЯ

Клеточная стенка бактерий: особенности строения у грамположительных и грамотрицательных бактерий, функции, методы выявления. Особенности строения клеточной стенки кислотоустойчивых бактерий. L -формы бактерий.

Клеточная стенка-поверхностная структура бат. кл., располагается над цитоплазматической мембр. (ЦПМ). Функции: защищает клетку от мехаических, физических воздействий окр. ср. защищает от осмотич. лизиса. определ. форму и антигенную специфичность клетки.. Отсутсвует у микоплазм.

кл.стенка Гр+ бактерий состоит в основном из пептидогликана (N-ацтилглюкозамин и N-ацетимурамовая к-ты), расположенного в 40 слоев; составляет до 90% массы клет. стенки. Пептидогликан “прошит” ковалентно связанными с ним тейхоевой (продольно) и липотейхоевой (поперечно) кислотами. кл. ст. Гр- м/о – 1-2 слоя пептидогликана, расп. кнаружи от ЦПМ, с ним посредством липополисахарида связ. наружная мембрана, сходная по строению с ЦПМ, но внутр. сл. образован фосфолипидами, а наружный – липополисахарид (ЛПС).

Клеточная стенка кислотоустойчивых бактерий (представители семейства Mycobacteriaceae ) представлена тонким слоем пептидогликана, с которым ковалентно связан слой полисахарида арабиногалактана, к которому ковалентно присоединены миколовые. Гликолипиды сложного состава, нековалентно связанные с миколовыми кислотами, образуют второй липидный слой клеточной стенки. В результате формируется атипичная мембраноподобная структура, имеющая значительную толщину (более 10 нм) и очень высокую вязкость / низкую текучесть. Эта структура отличается повышенной стабильностью и крайне низкой проницаемостью. L -формы м/о – это м/о, полностью или частично утратившие кл.ст., но сохранившие сп-ть в размножению. Устойчивые L-ф. – м/о полностью утратившие кл.ст. и не способные ее восстановить. Неустойчивые L-ф. – м/о, частично утратившие кл. ст. и способные восст-ть ее. Являются осмотически неустойчивыми и исследуются при помощи фазово-контрастной микроскопии.

Клеточная стенка выявляется методом Пешкова: 1. препарат фиксируют жидкостью Карнуа 15 мин. 2. промыв. Водой 3. протравливают р-ром танина 6-8 мин 4. промывают водой 5. окраш. водн. р-ром фуксина 30-60сек 6. не промывают, высушивают, микроскопируют

В поле зрения видны клетки с розовой цитоплазмой, окруженные красной клет. стенкой

Морфология

Капсула бактерий: химическая природа, строение, функции, значение. Методы выявления капсул. Примеры инкапсулированных бактерий.

Капсула бактерии - слизистая структура толщиной более 0,2 мкм, прочно связанная с клеточной стенкой бактерий и имеющая чётко очерченные внешние границы. Благодаря тому, что капсула на 98% состоит из воды, она служит как бы защитным осмотическим барьером против притока большого количества жидкости и против высушивания. Капсула защищает бактерии от фагоцитоза, антител, бактериофагов, является фактором патогенности . Капсула может быть утрачена клеткой без потери ее жизнеспособности, хотя роль ее в защите бактерий очень существенна. Бактерии, образующие капсулу внутри макроорганизма, при выделении в окружающую среду, спустя два часа прекращают ее продуцировать.

По химическому составу капсулы чаще всего представляют собой полисахариды. Иногда они состоят изгликопротеидов.

Методы выявления : Окраска по Романовскому-Гимзе : Фиксированный мазок кладут в чашку Петри мазком вниз на подставки из стеклянной соломки или спичек и наливают рабочий раствор краски Романовского-Гимза (15-20 капель на 10 мл воды). Через 15-20 мин препарат промывают водой и высушивают на воздухе. Бактерии окрашиваются в тёмно-синий цвет, капсулы - в розовый.

Метод Бурри-Гинса используется для окраски капсульных бактерий и основан на том, что капсула не воспринимает красители. Капсулу выявляют негативным контрастированием фона по Бури. Для этого черную тушь смешивают в культурой и высушивают. После этого проводят фиксацию в пламени горелки, окрашивают тела микробных клеток по Гинсу – водным фуксином в течение 1 минуты и промывают водой 5-10 секунд. В результате на темном фоне хорошо видна бесцветная капсула и красные тела микробов. Капсульные бактерии . К ним относятся клебсиеллы – это группа грамотрицательных неспорообразующих и неподвижных палочек, которые обладают обычными капсулами и на питательных средах образуют слизь.Основными видами этого рода являются палочка склеромы (риносклеромы), палочка озены и диплобациллы Фридлендера, вызывающие пневмонию.

МОРФОЛОГИЯ
Жгутики у бактерий: строение, типы расположения, функции, способы выявления. Ворсинки: фимбрии, пили, подразделение, строение, функции. Примеры бактерий.

Жгутик – нить из белка флегеллина, прикрепленная к ЦПМ посредством базального тельца (комплекс дисков и крючка). Является аппаратом движения. По расположению выделяют: монотрихи (1 жгутик), лофотрихи (пучок жгутиков), амфитрихи (жгутики или пучки жгутиков с двух сторон), перитрихи(по всей пов-ти). Выявляется методом серебрения+ иммерсионная микроскопия или косвенно по активному движению клеток в нативном препарате.

Ворсинки (пили и фимбрии): сост. из белка пилина. выявляются электрон. микроскопией. делятся на F-пили (обесп. Конъюгацию,половые) и фимбрии общего порядка (обесп. адгезию) Примеры : Монотрихии имеют только один жгутик (род Vibrio), лофотрихии – пучок жгутиков на одном полюсе клетки (род Pseudomonas), а у амфитрихов жгутики (один или пучок) расположены на обоих полюсах клетки (род Spirillum), а у перитрихов – по всей поверхности (род Escherichia, Salmonella).

МОРФОЛОГИЯ

Споры бактерий: типы расположения спор в клетке, строение споры. Причины устойчивости спор к воздействию факторов внешней среды. Методы выявления спор. Примеры спорообразующих бактерий.

Спора является способом сохранения вида в неблагоприятных условиях окр.ср. 1 бакт. – 1 спора (не явл-ся мет. размножения). К спорообразованию способны бакт. р.Clostridium и р.Bacillus. Бациллы образуют центрально расп. споры, не превышающие диаметра клетки, клостридии – крупные субтерминальные/терминальные споры -> клетка имеет веретовидную ф. Не проявляя метаболической акт-ти, сохраняют жизнеспособ-ть бакт. в неблагопр. усл. Устойч. к выс. темп-рам и дезинфектантам (и др. факторам, неблагопр. для микробов) Причина устойчивости: малое содержание свободной воды, выс. конц. Са++, наличине дипиколиновой кислоты и белка, богатого цистеином (и из-за того сходного с кератином). А также неск. оболочек как дополнит. фактора защиты от возд. окр.ср. Прорастают в благоприятн. для вида усл. Строение : нуклеоид, вокруг которого цитоплазма нуклеоида, клет.ст. зародыша, кора, внутренняя обол. споры, наружняя обол. споры и экзоспорум. Плохо воспринимают окраску , выявляются методом Ожешко (т.к. простым методом не окрашивается – получаются б/цв споры в/вне клетки, сожет слабо окр-ся оболочка):

1. мазок бакт. культуры сушат на возд. б/фиксации 2. протравливают HCl + t* (2 мин) 3. промыв. водой, сушат, фиксируют 4. окраш. по мет. Циля-Нильсена

Красные споры в синих бактериях

МОРФОЛОГИЯ

Ультраструктура бактериальной клетки. Строение цитоплазматической мембраны, функции, методы выявления. Особенности строения наружной мембраны грамотрицательных бактерий.

Ультраструктура бактериальной клетки -относят капсулы, жгутики, фимбрии и пили, а также клеточную стейку, под которой расположена цитоплазматическая мембрана. Внутреннее содержимое бактерий представлено цитоплазмой, в которой находятся нуклеоид, рибосомы и мембранные структуры, а также разнообразные включения.. ЦПМ – основной барьер, отграничивает пропласт м/о от окр. ср. Состоит из бислоя фосфолипидов, в кот. включены интегральные и неинтегральные белки. Нет стеролов (кроме микоплазм). Функции:

1. избират. активн. Транспорт 2. осмотич. Барьер 3. выделяет гидролитические ферменты, связана АТФаза (синт.АТФ) 4. прикрепляются жгутики и ворсинки (пили и фимбрии) – функционируют с затратой энергии 5. сод. ферм. комплекса репликации ДНК нуклеоида 6. сод. ферментн. аппарат, участв. в синт. собствен. структ. и структ. клет.ст.

Наружная мембрана грамотрицательных бактерий имеет вид волнообразной трехслойной структуры, сходной с внутренней мембраной, называемой цитоплазматической мембраной. Основной компонент этих мембран - бимолекулярный (двойной) слой липидов. Наружная мембранаявляется асимметричной мозаичной структурой, представленной липополиса-харидами, фосфолипидами и белками. С внешней стороны ее расположен липополисахарид (ЛПС), состоящий из трех компонентов липида А, базисной части, или ядра (от лат. ore - кор), и 0-специфической цепи полисахарида, образованной повторяющимися идентичными олигосахаридными последовательностями.

МОРФОЛОГИЯ

Ультраструктура бактериальной клетки. Рибосомы: строение рибосом у прокариот, функции. Отличия в строении рибосом эукариотических клеток. Цитоплазматические включения у бактерий: химическая природа, функции, способы выявления, значение.

Рибосомы – место синтеза белка – рибонуклеопротеиновые частицы размером 15-20 нм. Рибосомы прокариот имеют константу седиментации 70S, отчего получили название 70S-частиц. Они построены из двух неодинаковых субчастиц: 30S- и 50S-субъединиц. (Обозначения 30S, 50S, 70S – константы седиментации, характеризующие скорость, с которой эти частицы осаждаются в центрифуге при определенных стандартных условиях). 30S-частица содержит одну молекулу, 50S-субъединица состоит из двух молекул рРНК (23S и 5S). Большая часть рибосомальных белков выполняет структурную функцию. Синтез белка осуществляется агрегатами, состоящими из рибосом, молекул информационной РНК и транспортных РНК и называемыми полирибосомами, или полисомами. Последние могут находиться в цитоплазме или же быть связанными с мембранными структурами. Рибосомы бактерий и митохондрий клеток высших эукариот отличаются от рибосом клеток млекопитающих , бактериальные рибосомы меньше (70S вместо 80S) и содержат другой, несколько более простой набор РНК и белков. В эукариотической клетке, мРНК должна обязательно переместиться из ядра в цитоплазму к рибосомам, также в эукариотической клетке РНК и белка больше, чем в бактериальных рибосомах. К числу внутрицитоплазматических включений , выполняющих определенную функцию в фотосинтезе, относятся хлоросомы зеленых бактерий и фикобилисомы цианобактерий. В этих структурах локализованы пигменты, поглощающие кванты света и передающие их в реакционные центры, т.е. выполняющие роль антенны. Метод-Нейссера.

МОРФОЛОГИЯ

Ультраструктура бактериальной клетки. Нуклеоид бактерий: строение, функции и методы выявления. Особенности организации генетического аппарата прокариот и эукариот.

Нуклеоид - основной генетический аппарат бактерий. Это суперспирализованная (компактно упакованная) двунитевая цепь ДНК, которая в развернутом состоянии запкнута в кольцо. Не имеет ядерной мембраны и белков-гистонов. Расположена непосредственно в цитоплазме. Количество нуклеоидов зависит от фазы деятельности клетки: в сост. покоя бакт. гаплоидны (1 нуклеоид), в пер. размнодения – 2, 4 и более нуклеоидов. Выявляется электронной микроскопией и методом. Романовского- Гимзы: 1. фиксация ж-ю Карнуа 2. промыть дистил. Водой 3. р-р HCl, t=40-60 *C 4. пром. дист. Водой 5. краска Романовского-Гимзы (азу, эозин, метилен.син.) 60-40мин 6. пром.дистил. водой, высушить, микроскопировать

т.к. РНК клетки разрушилось под действ. HCl, только ДНК окр-ся в синий цвет. а цитоплазма окр. эозином в красный/розовый цв.

Геном прокариотических клеток характеризуется относительно небольшими размерами. Основная масса ДНК прокариот (около 95%) активно транскрибируется в каждый данный момент времени, геном прокариотической клетки организован в виде нуклеоида - комплекса ДНК с негистоновыми белками. У эукариот объем наследственного материала значительно больше. Характеризуя наследственный материал прокариотической клетки в целом, необходимо отметить, что он заключен не только в нуклеоиде, но также присутствует в цитоплазме в виде небольших кольцевых фрагментов ДНК - плазмид.

Плазмиды - это широко распространенные в живых клетках внехромосомные генетические элементы, способные существовать и размножаться в клетке автономно от геномной ДНК. Описаны плазмиды, которые реплицируются не автономно, а только в составе геномной ДНК, в которую они включаются в определенных участках. В этом случае их называют эписомами.

МОРФОЛОГИЯ

Актиномицеты: морфология чистой культуры и структура друзы актиномицетов. Методы изучения. Роль в инфекционной патологии человека.

Морфология . Род ActynomycesВетвящиеся бактерии. Не содержат в клеточной стенке хитина, стенка имеет строение грамположительных бакте­рий. Мицелий имеет вид тон­ких прямых палочек, образуют нити. Характерная особенность актиномицетов - способность образовывать хорошо развитый мицелий. Палочковидные формы, часто с утолщенны­ми концами, в мазке располагаются по оди­ночке, парами, V- и Y-образно. По Граму окрашиваются плохо, часто образуют зер­нистые либо четкообразные формы; некислотоустойчивы. Типовой вид - Actinomycesbovis.
Культуральные свойства . Облигатные и фа­культативные анаэробы. Растут медленно, посевы следует культивировать 7сут. Температурный оптимум рос­та 37С. Некоторые штаммы дают?-?-гемолиз на средах с кровью. Биохимическая активность . Хемоорганотрофы. Ферментируют углеводы с образова­нием кислоты без газа, продукты фермента­ции - уксусная, муравьиная, молочная и ян­тарная кислоты. Наличие каталазы и способность восстанавливать нит­раты в нитриты, индол не образуют.
Антигенная структура . В ИФА выделяют 6 cepoгpyпп: A, B, C, D, E и F.
Чувствительность к антимикробным пре­паратам . Чувствительны к пенициллинам, тетрациклину, эритромицину, но резистентны к антимикотикам. Чувствительны к действию обычно применя­емых антисептиков и дезинфектантов.
Эпидемиология . Источник инфекции - поч­ва. Механизм передачи - контактный, а путь пе­редачи - раневой. Колонизируют слизистую оболочку полости рта человека и млекопитающих.
Патогенез . Вызывают оппортунистическую инфекцию.
Микробиологическая диагностика : Материал для исследования – мок­рота, ликвор, гной из свищей, биопсия тканей.
Для диагностики используют бактериоскопический, бактериологический, серологический и аллергологический методы.
Бактериоскопически : по обнаружению в исследуемом материале друз актиномицетов, имеющих вид мелких желтоватых или серовато-белых зер­нышек с зеленоватым отливом. По Граму споры окрашиваются в темно-фиолетовый, мице­лий - в фиолетовый, а друзы - в розовый цвет.
Для по­давления роста сопутствующей микрофлоры гной и мокроту перед посевом центрифугиру­ют в растворе пенициллина и стрептомицина. Засевают на питательные среды (сахарный агар) и культивируют в аэробных и анаэробных условиях. У выделенных культур определяют способность сворачивать и пептонизировать молоко - признак, характерный для актино­мицетов. Выделение анаэробных видов под­тверждает диагноз актиномикоза.
Лечение . Применение пенициллина, тетрациклина, эритромицина, клиндамицина.
Профилактика . Специфическая профилак­тика – нет. Неспецифическая – повышение иммун­ного статуса.

МОРФОЛОГИЯ

Микоплазмы: таксономия, строение клетки, особенности морфологии, биологические свойства, методы культивирования и выявления. Роль в инфекционной патологии человека .

Микоплазмы - антропонозные бактериальные инфекции человека, поражающие органы дыхания или мочеполовой тракт.

Микоплазмы относятся к клас­су Mollicutes , который включает 3 порядка: Acholeplasmatales , Mycoplasmatales , Anaeroplasmatales .

Морфология: нет клеточной стенки, поверхностная оболочка – прочная и эластичная цитоплазматическая мембрана, содержащая белки и стеролы (похожая на мембрану эукариотов). Есть нуклеоид, рибосомы, цитоплазма, нет мезосом. Иногда в микроскопе виден мукозный слой, подобный капсуле. У некоторых микоплазм есть ворсинки (микоплазма пневмонии) и нитчатые выросты различной длины, принимающие участие в скользящем движении и адгезии. Для роста требуются среды, содержащие стерины (вообще большинство видов для роста нуждаются в холестерине и других стеринах).

Размножение : бинарное, фрагментация крупных тел и нитей с образованием мелких зерен, процесс, сходный с почкованием.

Полиморфные.

Из-за отсутствия клеточной стенки – хрупкие осмотически и потому культивируются на специальных полужидких средах, на которых через 2-4 недели получают характерный рост колоний в виде «яичницы-глазуньи».

М. pneumoniae колонизирует слизистую оболочку респираторного тракта; M. hominis , M . genitalium u U . urealyticum - «урогенитальные микоплазмы» - обитают в урогенитальном тракте.

Источник инфекции - больной человек.

Из-за хрупкости микоплазм не удается их окрасить анилиновыми красителями , потому изучают в в нативных препаратах фазово-контрастной микроскопией.

Специфической профилактики нет.

МОРФОЛОГИЯ

Риккетсии: таксономия, биологические свойства, морфологические формы, методы окраски, методы культивирования. Жизненный цикл риккетсий. Роль риккетсий в патологии человека (назовите заболевания и соответствующих им возбудителей).

Порядок: Rickettsiales, Семейство Rickettsiaceae, род Rickettsia

МОРФОЛОГИЯ

Хламидии: таксономия, морфология и ультраструктура, жизненный цикл. Методы выявления и культивирования. Роль в инфекционной патологии человека.

Порядок Chlamydiales, семейство Chlamydaceae, род Chlamydia.

ЭТ – внеклеточная инфекционна частица размером 0,2-0,4 мкм. Содержит компактный нуклеоид, рибосомы, жесткую клеточную стенку. Проникает в чувствительную клетку путем эндоцитоза, вокруг ЭТ образуется вакуоль, внутри которой оно разбухает и становится РТ.

РТ внутри вакуоли многократно делится путем образования поперечных перегородок. Вакуоль заполняется микроколониями хламидий (делящиеся РТ, ЭТ, промежуточные тельца). Сама вакуоль покрывается оболочкой (хламидой) и превращается во внутриклеточное включение в цитоплазме клетки-хозяина.
Выходят хламидии из клетки через неповрежденную мембрану или при гибели клетки. Свободные ЭТ снова повторяют цикл развития в других клетках.Изучают хламидии в живом состоянии фазово-контрастной микроскопией; окрашивают методом Романовского-Гимзы (ЭТ – розовые, РТ – сине-голубые)Патогенны для человека : Chlamydia trachomatis – трахома и урогенитальные инфекции. Chlamydia pneumoniae – респираторные инфекции. Chlamydia psittaci – орнитоз.

МОРФОЛОГИЯ

Спирохеты: таксономия, биологические свойства, ультраструктура клетки, цисты. Методы изучения спирохет нативных и окрашенных препаратов. Роль спирохет в инфекционной патологии человека.

Таксономия: порядок Spirochetales, 2 сем-ва : Spirochetaceae (р. Treponema [сифилис] и р. Borrelia [возвратный тиф]) и сем. Leptospiraceae (р. Leptospira [лептоспироз]) Морфология : это Гр- тонкие нитевидные извитые м/о, обладают активной подвижностью. Клеточная стенка эластична; движения: колебат., вращат., сгибат. Состоят из цитопл. цилиндра, окруженного двиг. ап-том, расп. внутриклеточно: состоит из 2 пучков фибрилл (расп. в клет. ст.), кот. состоят из белка флагеллина, прикрепляются к 2 блефаробластам, расп. субтерминально на обоих концах клетки. в середине клетки фибриллы перекрывают друг друга. Боррелии длиной 8-16 мкм, 4-12 завитков, концы заострены.Трепонемы длина 8-20 мкм, 8-12 мелких завитков, закручены штопорообразно. Лептоспиры длина 7-15 мкм, неглубокие частые завитки в виде закруч. веревки, концы изогнуты как крючки, образуют вторичные завитки в виде буквы S и С Изучают в нативных препаратах методом темнопольного микроскопирования (форму и подв-ть выявл.). ультраструктуру изуч. электр. микроскопом.

Для изучения в окраш. преп. используют: 1. мет. Романовского-Гимзы: боррелии – сине-фиолет., трепонемы – бледно-розов., лептоспиры – красно-розов. 2. метод серебрения по Морозову (трепонемы и лептоспиры) – протравливают танином и окраш. солями серебра. м/о неск. утолщаются и окр. в темно-коричн. цв. (на светло-желтом фоне) 3. Негативный способ Бурри (боррелии и трепонемы). преп-т окр-ся тушью, и на темном фоне видны белые спиральки м/о 4. простой способ – только для боррелий

МОРФОЛОГИЯ

Микроскопические грибы: морфология, ультраструктура. Размножение плесневых и дрожжевых грибов. Методы изучения. Роль в инфекционной патологии человека.

Грибы (царство Fungi). Подцарства Zygomycota, Ascomycota, Deiteromycota

Плесневые грибы. Образуют ветвящиеся тонкие нити (гифы), переплетающиеся в мицелий (тело). Гифы, прорастающие в питательные среды, называются вегетативными (отвечают за питание), а растущие поверх субстрата – репродуктивными (отвечают за бесполое размножение, на них образуются неполовые споры). У высших грибов гифы разделены перегородками с порами, через которые клетки сообщаются между собой. У низших грибов нет разделения гиф, весь мицелий – одна многоядерная клетка.
Зигомицеты. Роды Mucor и Rhizopus. Вызывают микозы у человека. Низшие грибы. Размножаются бесполым путем (эндоспоры, созревающие внутри спорангиев) и половым путем (зигоспоры). Представитель – Мукор, «головчатая плесень». На концах воздушных плодоносящих гифов – спорангиеносцы с эндоспорами в спорангиях (головках).
Аскомицеты . Имеют плодоносящие сумки – «аски» с половыми спорами (аскоспоры). Плесневые аскомицеты – высшие грибы. На концах воздушных гифов созревают конидии – экзоспоры(бесполое размножение). Роды Penicillum, Aspergillus. Аспергилл – «леечная плесень», септированный мицелий, плодоносящие гифы – конидиносцы, на концах которых – цепочки экзоспор – конидий в виде струек воды из леечки. Пеницилл –«кистевая песень», мицеллий септирован, конидиеносцы разветвляются, на концах цепочки конидий в виде кисточек. Морфологию грибов изучают : нативные препараты («раздавленная капля» в затмненном поле зрения, фазово-контрастный, люминисцентный микроскоп); окраска простым методом и сложными по Цилю-Нильсену, Граму, Нейссеру. Дрожжеподобные грибы рода Candida – диморфные (дейтеромицеты – условная группа возбудителей микозов, которые размножаются митозом), образуют в патологическом материале и культурах овальные почкующиеся клетки и псевдомицелий (отсутствие общей оболочки и перегородок в гифах). C.albicans – является представителем нормофлоры человека, наиболее частый возбудитель кандидозов, хорошо растет на обычных питательных средах при Т= 20 и 37*С.
Аг: гликопротеины клеточных стенок
Факторы патогенности : гемолизины, эндоплазмокоагулаза, липиды, полисахариды, эндотоксин.
Причины кандидозов : чаще всего это длительный прием гормональных препаратов и антибиотиков.
Иммунитет : гуморальный – IgG, IgM, IgA.
Лабораторная диагностика : микроскопические, культуральные, биохимические и серологические (реакции агглютинации, РСК, преципитации, ИФА, иммуноэлектрофорез) исследования. Селективная среда – агар Сабуро.

Профилактика : убитые вакцины; антибиотики (полиены (нистатин, леворин), имидазолы (клотримазол, канестен), анкотил, флуконазол).

ФИЗИОЛОГИЯ

Питание микроорганизмов. Способы поступления питательных веществ в бактериальную клетку. Подразделение микроорганизмов по типам питания в зависимости от источника углерода, энергии и доноров электронов. Факторы роста.

ФИЗИОЛОГИЯ

ФИЗИОЛОГИЯ

Физиология бактерий: рост и размножение. Пути реализации генетической информации у бактерий (особенности процессов репликации; биосинтез белка, как реализация первичной генетической информации).

Для роста и размножения бактерий необходимы особые вещества, названные факторами роста. Если бактерии не могут эти вещества синтезировать, они должны их получать из среды в готовом виде. Отсутствие или дефицит фактора роста в среде приостанавливает рост и размножение микроорганизмов.

Факторы роста микробов, объединенные биологическим понятием стимуляторов, являются соединениями, различными по своей химической природе. К ним относятся витамины, аминокислоты, пуриновые и пиримидиновые основания.

Витамины как факторы роста. Никотиновая кислота -она входит в состав коферментов никотин амиддинуклеотида и никотин ампддинуклеотидфосфата, которые являются переносчиками водорода и необходимы для осуществления в клетках окислительно восстановительных реакций. Гемин -он входит в структуру некоторых дыхательных ферментов (цитохром, цитохромоксидаза, каталаза, иероксидаза). Пантотеновая кислота - фактор роста и размножения для стрептококков, пневмококков, дифтерийной палочки и др. Тиамин– биологическое значение тиамина определяется тем, что он входит в состав тиаминниро фосфата - кофермента кокарбоксилазы, играющего важную роль в углеводном обмене и обеспечивающего декарбоксилирование а кетокислот. Большинство бактерий размножаются путем деления клетки на 2 части (амитоз) посредством перетяжки или в результате образования делящейся перегородки. Цилиндрические формы делятся поперек, шаровидные – в любом направлении. Некоторые размножаются почкованием. Половой процесс отмечен лишь в немногих случаях (у кишечной палочки). Реализация генетической информации – это путь от гена к признаку. В основе признака лежит белок, то есть реализация генетической информации – это синтез белка.У прокариот транскрипция и трансляция не разделены ни в пространстве, ни во времени. Этапы реализации генетической информации:

Особенность организации генетической информации в мире прокариот - рассредоточение большого ее объема в нехромосомных элементах. Из этого следуют две существенно различающиеся возможности горизонтального обмена генетической информацией первая связана с хромосомной, вторая - нехромосомной ДНК. Из трех основных процессов, приводящих у прокариот к обмену хромосомной ДНК, наиболее совершенным является процесс конъюгации, так как он обеспечиваетвозможность более полного обмена генетическим материалом двух клеток. Основными особенностями процесса репликации ДНК являются его полуконсервативный механизм, прерывистость синтеза (с промежуточным образованием так называемых фрагментов. Новые гены появляются в популяции главным образом в результате мутаций. Именно мутации поддерживают и увеличивают уровень генетической изменчивости, создавая тем самым еще один фактор, ограничивающий силу естественного отбора. Мутация-это ошибка врепликации гена во время мейоза.

ФИЗИОЛОГИЯ.

Культивирование бактерий: условия, питательные среды (их классификация по целевому назначению). Принципы работы питательных сред. Культуральные свойства бактерий. Примеры.

Культивирование бактерий представляет собой процесс увеличенияконцентрации некоторых или всех компонентов популяции

В зависимости от консистенции питательные среды могут быть: жидкими, полужидкими и плотными. По составу питательные среды могут быть простыми и сложными . К простым средам относятся пептонная вода, мясопептонный бульон, мясопептонный агар, агар Хоттингера. Сложные – это простые с добавлением дополнительного питательного компонента (сахарный, сывороточный, желчный бульоны, кровяной, сывороточный, желточно-солевой агары, среда Кита-Тароцци, Вильсона-Блера).

В зависимости от назначения среды подразделяются:

1. Общего назначения – для культивирования большинства бактерий (мясопептонный агар, кровяной агар). 2. Специального назначения: а) элективные среды – это среды, на которых растет какой-то определенный микроорганизм. Например, щелочной агар, имеющий рН 9, служит для выделения холерного вибриона. б) среды обогащения – это такие среды, которые стимулируют рост какого-то определенного микроорганизма, ингибируя рост других. Например, магниевая и селенитовая среды стимулируют рост бактерий рода сальмонелла, ингибируя рост кишечной палочки. в) дифференциально-диагностические среды служат для изучения ферментативной активности бактерий (среды Гисса). г) комбинированные питательные среды сочетают в себе элективную среду, подавляющую рост сопутствующей флоры и дифференциально-диагностическую (среда Плоскирева для выделения шигелл, висмут-сульфитный агар – для сальмонелл). Обе эти среды ингибируют рост кишечной палочки. Условия культивирования бактерий:

1. Наличие полноценной питательной среды.

2. Определенная температура культивирования (оптимальная температура 37 0 С). 3. Определенная атмосфера культивирования. Для строгих аэробов необходим кислород, поэтому они хорошо растут на поверхности агара чашках Петри или в тонком верхнем слое жидкой среды. Для роста аэробов в глубинном слое жидкой среды необходимо непрерывно перемешивать или встряхивать питательные среды, чтобы кислород распределялся по всему объему среды. Для факультативных анаэробов используют те же методы. 4. Время культивирования (18-48 часов). Для культивирования микобактерий туберкулеза (3-4 недели).

5. Освещение. Для выращивания фототрофных бактерий необходим свет.

ФИЗИОЛОГИЯ

Чистая культура бактерий. Методы выделения чистых культур аэробов и анаэробов. Принципы, на которых основаны данные технологии. Выделение чистых культур по Дригальскому.

Чистая культура – совокупность бактерий одного вида, полученных из одной колонии, клетки которой идентичны по биологическим свойствам (морфологическим, тинкториальным, культуральным, биохимическим (ферментативным) и т.д.).

Колония – популяция микроорганизмов-потомков одной клетки.

Штаммы – чистые культуры одного вида, выделенные в разное время из одного или нескольких различных источников. Вар (вариант) – различные штаммы одного вида, незначительно отличающиеся друг от друга. В зависимости от характера отличия выделяют морфовар, серо-, био-, фаговар.

Выделение чистой культуры – обязательный этап бактериологического исследования. Исследуемый материал (фекалии, гной и т.п.) содержит ассоциации микроорганизмов.

Методы, основанные на механическом разобщении микроорганизмов на питательных средах:

o метод Пастера – последовательное разведение иссл.материала в жидкой питательной среде. Используется как один из этапов подсчета количества бактерий (КОЕ) в исходном материале;

o метод Коха – метод пластинчатых разводок Коха – последовательное разведение иссл.материала в пробирках с расплавленным МПА, который заливают в стерильные чашки Петри, где МПА застывает. Инкубируют. В толще агара и на поверхности вырастают изолированные колонии. Используют для подсчета количества бактерий (КОЕ) в исходном материале;

o метод получения клональных культур – перенос с помощью микроманипулятора одной бактериальной клетки и получение ее потомства – клона;

o метод Дригальского – рассев исследуемого материала на поверхности питательного агара в чашке Петри о помощью шпателя, бактериальной петли или тампона с целью получения на поверхности среды изолированных колоний Метод Дригальского. Техника:

1 этап-цель- получение изолированных колоний.

2 этап. Изучение выросших колоний (макро- и микроскопическое) :

3 этап: идентификация выделенной чистой культуры по свойствам:

4 этап : учет полученных результатов при изучении биологических свойств и заключение.

ФИЗИОЛОГИЯ

Методы культивирования облигатных анаэробов. Способы создания бескислородных условий, применяемая аппаратура. Этапы выделения чистых культур облигатных анаэробов.

Методы культивирования анаэробов. Для культивирования анаэробов необходимо понизить окислительно-восстановительный потенциал среды, соз­дать условия анаэробиоза, т. е. пониженного содержания кислорода в среде и окружающем ее пространстве. Это достигается применением физических, химических и био­логических методов. Физические методы . Основаны на выращивании микроорганизмов в безвоздушной среде, что достигается: 1) посевом в среды, содержащие редуцирующие и легко окисляемые вещества; 2) посевом микроорганизмов в глубину плотных питательных сред; 3) механическим удалением воздуха из сосудов, в которых выращиваются анаэробные микроорганизмы; 4) заменой воздуха в сосудах каким-либо индифферентным газом. Удаление воздуха производят путем его механического откачивания из специальных приборов - анаэростатов , в которые помещают чашки с посевом анаэробов. Переносный анаэростат представляет собой толстостенный металлический цилиндр с хорошо притертой крышкой (с резиновой прокладкой), снабженный отводящим краном и вакуумметром. После размещения засеянных чашек или пробирок воздух из анаэростата удаляют с помощью вакуумного насоса. Замену воздуха индифферентным газом (азотом, во­дородом, аргоном, углекислым газом) можно производить в тех же анаэростатах путем вытеснения его газом из баллона. Химические методы . Основаны на поглощении кислорода воздуха в герметически закрытом сосуде (анаэростате, эксикаторе) такими веществами, как пирогаллол или гидросульфит натрия NaHSO 3 .Биологические методы. Основаны на совместном выращивании анаэробов со строгими аэробами. Этапы выделения чистых культур облигатных анаэробов: 1-й этап – получение изолированных колоний . Готовят ряд разведений исследуемого материала и делают посев на чашки Петри со средой КАБ или другой питательной -средой для культивирования анаэробов. Посевы инкубируют в микроанаэростатах. заполненных газовой смесью, при температуре 37С в течение 48-72 часов. 2-й этап – получение чистой культуры анаэробов. 2-й этап: получение чистой культуры анаэробов 1.Изучают морфологические и культуральные свойства выросших колоний. 2. Проводят параллельный рассев каждой отобранной колонии 3. Дня дальнейшего исследования отбирают культуры, выросшие только в анаэробных условиях 3-й этап – идентификация выделенных облигатных анаэробов. Проводят биохимическую идентификацию в микротест-системе, например АР1-20А.

ФИЗИОЛОГИЯ

Ферменты бактерий: классификация, свойства. Постоянные и непостоянные ферменты, генетическая регуляция. Экзо- и эндоферменты. Специфичность действия ферментов. Ферменты патогенности. Методы определения ферментативной активности микроорганизмов. Их диагностическое значение.

В основе всех метаболических реакций в бактериальной клетке лежит деятельность ферментов, которые принадлежат к 6 классам:

 оксиредуктазы (оксиление и восстановление, перенос электронов от донора к акцептору); цитохромы, НАД, НАДФ, ФАД.

 трансферазы (перенос различных групп от донора к акцептору); ацетилтрансферазы, аминотрансферазы.

 гидролазы (гидролитическое расщепление с участием воды); пептидгидролазы.

 лигазы (соединение веществ с образование новой химической связи); пируваткарбоксилаза.

 лиазы (негидролитический и неокислительный разрыв связей); пируватдекарбоксилаза.

 изомеразы (внутримолекулярное перемещение различных групп); глюкозофосфатизомераза.

Ферменты, образуемые бактериальной клеткой, могут локализоваться как внутри клетки - эндоферменты , так и выделяться в окружающую среду - экзоферменты .

Экзоферменты играют большую роль в обеспечении бактериальной клетки доступными для проникновения внутрь источниками углерода и энергии. Большинство гидролаз является экзоферментами, которые, выделяясь в окружающую среду, расщепляют крупные молекулы пептидов, полисахаридов, липидов до мономеров и димеров, способных проникнуть внутрь клетки. Ряд экзоферментов, например гиалуронидаза, коллагеназа и другие, являются ферментами агрессии. Некоторые ферменты локализованы в периплазматическом пространстве бактериальной клетки. Они участвуют в процессах переноса веществ в бактериальную клетку.

Ферментативный спектр является таксономическим признаком, характерным для семейства, рода и - в некоторых случаях - для видов. Поэтому определением спектра ферментативной активности пользуются при установлении таксономического положения бактерий. Наличие экзоферментов можно определить при помощи дифференциально-диагностических сред, поэтому для идентификации бактерий разработаны специальные тест-системы, состоящие из набора дифференциально-диагностических сред. Ферменты, принимающие участие в инвазии и агрессии: А. Гиалуронидаза разрушает межклеточное вещество соединительной ткани. Б. Нейраминидаза расщепляет сиаловую кислоту, входящую в состав поверхностных рецепторов клеток слизистых оболочек. В. Фибринолизин растворяет сгусток фибрина. Г. Коллагеназа вызывает интенсивное расплавление мышечной ткани. Д. Лецитиназа действует на лецитин мембран мышечных волокон, Е. Коагулаза свертывает плазму крови. З. Протеазы разрушают антитела.

О наличии того или иного фермента судят по способности микроорганизмов воздействовать на известный субстрат. При­сутствие фермента регистрируют по изменению физического со­стояния субстрата (разжижение желатины), закислению пита­тельной среды (среды Гисса с углеводами), образованию опреде­ленных продуктов метаболизма (индол, сероводород, аммиак) и т.д.

ФИЗИОЛОГИЯ

Методы идентификации бактерий, используемые для определения рода, вида.

Методы внутривидовой дифференциации бактерий. Практическое применение.

Определение родовой и видовой принадлежности микроорганизмов основывается на результатах морфологических, физиологических и биохимических тестов. Кроме того, для идентификации некоторых видов микроорганизмов исследуют химический состав и строение клеточной стенки, серологические свойства, чувствительность к фагам и другие особенности клеток. Бактериологический метод исследования ; представляет собой выделение из питательной среды бактерий определённого вида путём культивирования, с их последующей видовой идентификацией. Вид бактерий определяется с учётом их строения, культуральных и экологических данных, а также генетических, биохимических и биологических показателей. Цель метода :

1. Этиологический диагноз, то есть выделение и идентификация чистой культуры бактерий.

2. Определение количества микроорганизмов и их особых характеристик. Например, специфическая реакция на антибиотики.

3. Выявление внутриродовых отличий микроорганизмов, на основе их эпидемиологической и генетической составляющей. Основным условием правильной идентификации микроорганизмов, вне зависимости от используемого при этом метода, является наличие чистой культуры [

Бактериоцинотипирование

методы внутривидовой дифференциации бактерий, базирующиеся на феномене бактериоциногении.Существуют два метода Б.: 1) бактериоциноти-пирование – метод основан на различной чувствительностибактерий к набору типовых бактериоцинов или бактериоциногенных штаммов; 2)бактериоциногенотипирование – метод использует различия в типах продуцируемых бактериямибактериоцинов. Второй принцип типирования применяют реже, т.к. бактериоциногенными является лишьчасть популяции бактерий того или иного вида. Методика Б. подобна фаготипированию (см.) 3 -6-часовуюбульонную к-ру иссл. штамма засевают газоном на чашку с 1,5% МПА и после подсушивания на поверхностьгазона наносят типовые бактериоцины (по капле, пастеровской пипеткой или градуированной бактер.петлей). Посевы инкубируют при 37°С в течение 18 -20 ч и учитывают результаты по наличию зон отсутствияроста бактерий («стерильных» пятен) на месте нанесения бактериоцинов. Результаты сопоставляют сосхемой типирования и дают ответ. Если типовые стандартные бактериоцины отсутствуют, используюттиповые бактериоциногенные штаммы.

ФИЗИОЛОГИЯ

Энергетический метаболизм бактерий. Особенности дыхания облигатных аэробов и облигатных анаэробов. Брожение: типы брожения, примеры бактерий.

Метаболизм - совокупность биохимических реакций, протекающих в микробной клетке и направленных на построение ее компонентов и обеспечение энергией. Метаболизм состоит из анаболизма и катаболизма.

Основным способом получения энергии для большинства микробных клеток является дыхание (окилительное фософрилирование) и брожение (субстратное фосфорилирование). Дыхание по энергетической эффективности во много раз превосходит брожение.

Дыхание - метаболический процесс, идущий с образованием АТФ путем оксилительного фосфорилирования, сопряженного с функционированием электронно-транспортной цепи, при котором органические и неорганические вещества служат донорами электронов, а конечными акцепторами электронов являются в основном неорганические соединения.

Брожение - метаболический процесс, приводящий к образованию АТФ в результате анаэробного оесилительно-восстановительного превращения органических соединений в реакциях субстратного фосфорилирования.

Процессу брожения подвергается не свободная молекула углерода, а соединенная с фософорной кислотой (фосфорилированная). Реакция фосфорилированя, происходящая в цикле Кребса, называется субстратным фосфорилированием – в отличие от окислительного фосфорилирования, протекающего в дыхательной цепи. При брожении донорами и акцепторами электронов служат органические вещества. Брожение протекает в анаэробных условиях, при этом извлекается незначительная часть энергии.

Конечными продуктами брожения являются органические соединения. В зависимости от природы конечных продуктов, брожение делится на следующие типы : молочнокислое, спиртовое, уксуснокислое, маслянокислое, пропионокислое, муравьинокислое и другие.

 Цитохромы - окислительно-восстановительные ферменты, которые переносят только электроны. Простетической группой является гем. В дыхательной цепи их содержится несколько, различающихся по потенциалам и другим свойствам (в, с, о, а, а3 и т.п.)

Известны прокариоты, для метаболизма которых О2 не нужен, т. е. энергетические и конструктивные процессы у них происходят без участия молекулярного кислорода. Такие организмы получили название облигатных анаэробов. число бактерий - облигатных аэробов и факультативных анаэробов - способно существовать за счет использования загрязнений (примесей) воды в качестве источника питания. При этом часть использованных органических веществ расходуется на энергетические нужды, а другая часть - на синтез тела клетки. Часть вещества, расходуемая на энергетические потребности, окисляется клеткой до конца, т. е. до СО2, Н2О, КНз. Продукты окисления - метаболита - выводятся из клетки во внешнюю среду. Реакции синтеза клеточного вещества идут также с участием кислорода.

ФИЗИОЛОГИЯ

Понятие о стерилизации и дезинфекции. Методы термической стерилизации, их характеристика, применяемая аппаратура. Приведите примеры стерилизуемых материалов, инструментов.

Стерилизация

Виды стерилизации:

 Физическая:

o Тепловая:

 Прокаливание . Аппарат – горелка. В её пламени (5-7сек) уничтожаются вегетативные формы бактерий и их споры (на бактериальных петлях, пинцетах).

 Кипячение . Аппарат – стерилизатор с дистиллированной водой (или 1% р-ром соды). кипятят 30-40 мин; уничтожаются вегетативные формы, споры остаются жизнеспособными (шприцы, стеклянные предметы, металлические инструменты).

 Стерилизация паром под давлением , уничтожает всё живое. Аппарат – автоклав. Способы: основной режим – 130*С, Р=2 атм,20 мин (металл, стекло, текстиль – всё, кроме резиновых изделий); щадящий режим – 120*, Р=1 атм., 45 мин (металл, резина, текстиль, стекло); особо щадящий режим – 110*, Р=0,5 атм., 180 мин (питательные среды).

 Сухожаровая стерилизация (=воздушная). Аппарат – печь Пастера (сухожаровой шкаф, воздушный стерилизатор). t=180*, 60 мин.; t=160*, 150 мин. Уничтожают микроорганизмы и их споры (совершают на силиконовых, стеклянных и металлических изделиях; нельзя стерилизовать то, что содержит воду).

 Пастеризация – неполная стерилизация, погибают микроорганизмы (туберкулезные микобактерии, бруцеллы, энтеробактерии), споры остаются. Нагревают до температур ниже 100* и быстро остужают.

Дезинфекция

Методы дезинфекции:

 Физические методы: высокие температуры (кипячение, прогревание ЕТС.), облучение (УФ, ионизирующее, инфракрасное, лучи солнца), механические (мытье водой, растворами соды и моющих средств, уборка пылесосами и влажная уборка).

 Химические методы: используют дезинфектанты (дезинфицирующие средства) – хлорамин, хлорная известь, карболовая кислота, спирты, растворы перикиси водорода, формальдегид. Они должны быть эффективны в малых концентрациях, длительно сохранять активность, малотоксичны.

ФИЗИОЛОГИЯ

Понятие о стерилизации и дезинфекции. Методы холодовой стерилизации, их характеристика, применяемая аппаратура. Приведите примеры стерилизуемых объектов, материалов, инструментов.

Стерилизация – полное уничтожение микроорганизмов и их спор на предметах и в веществах. Является основой асептики.

Дезинфекция – уничтожение или снижение численности патогенных и условно-патогенных м/о в окружающей среде(обычно с сохранением спор). Бывает: профилактическая (предотвращение инфекций в общественных местах) и дезинфекцию в эпидемическом очаге (направлена против определенного возбудителя).

Холодная:

УФ облучение: кварцевые лампы с длиной волны 300 мкм в течение 20-120 мин; воздух и поверхности в помещениях; уничтожают м/о(кроме резистентных), споры сохраняются.

Радиационная стерилизация: гамма-облучение в специальных установках, доза 2,5 Мрад; уничтожают всё; стерилизуют пластмассовые и другие изделия и сыворотку крови, лекарства.

Фильтрование: мелкопористые бактериальные фильтры (мембранные – тонкие пластинки из полиамида и сложных эфиров целлюлозы; глубинные – толстые асбестовые диски/пористые стеклянные или керамические фильтры) и насосы, создающие вакуум или повышенное давление; стерилизуют лекарства, плазму крови, анатоксины и др. жидкости, не выдерживающие нагревания. Задерживают многие м/о и споры, но не задерживают вирусы, микоплазмы, L-формы бактерий.

ФИЗИОЛОГИЯ

Антибиотики. История открытия антибиотиков, вклад отечественных учёных. Методы определения чувствительности бактерий к антибиотикам.

Антибиотики – химиотерапевтические средства биологического происхождения, их полусинтетические и синтетические аналоги, избирательно подавляющие жизнеспособность микроорганизмов или

рост злокачественных опухолей

Выделяют антибиотики:

с антимикробной активностью; антигрибковой; антипротозойной. узкого спектра действия; широкого спектра действия. Первый антибиотик был синтезирован в 1912 году Паулем Эрлихом. Им оказался сальварсан, убивающий возбудителя сифилиса - бледную спирохету.Он долгое время пребывал в гордом одиночестве, если не считать используемого индейцами Южной и Центральной Америки для лечения малярии хинина – алкалоида хинного дерева. Только спустя четверть века были открыты сульфаниламидные препараты, а в 1940 году Александр Флеминг выделил в чистом виде пенициллин.Этот антибиотик приобрел фантастическую популярность, поскольку, появившись в годы второй мировой войны, он спас сотни тысяч жизней раненых солдат. ЗИНАИДА ВИССАРИОНОВНА ЕРМОЛЬЕВА - СОЗДАТЕЛЬ ПЕРВОГО ОТЕЧЕСТВЕННОГО АНТИБИОТИКА , В 1960 г. группа ученых, возглавляемая З. В. Ермольевой, впервые в нашей стране получила противовирусный препарат интерферон. Этот препарат был применен впервые для лечения тяжелой формы гриппа в 1962 г. и как профилактическое средство.

Определение чувствительности бактерий к антибиотикам:

диффузионные методы

· с использованием дисков с антибиотиками

· с помощью Е-тестов

методы разведения

· разведение в жидкой питательной среде (бульоне)

· разведение в агаре

ФИЗИОЛОГИЯ

Понятие об антимикробных препаратах. Классификация антибиотиков по происхождению, химическому строению, спектру антимикробного действия. Примеры антибиотиков.

Антимикробные препараты-это средства, действие которых избирательно направлено на подавление жизнедеятельности возбудителя.

I группа II группа III группа

ФИЗИОЛОГИЯ

Антибиотики. Классификация антибиотиков по молекулярному механизму и спектру действия. Примеры антибиотиков каждой группы.

Антибиотики – химиотерапевтические средства биологического происхождения, их полусинтетические и синтетические аналоги, избирательно подавляющие жизнеспособность микроорганизмов или рост злокачественных опухолей. Обладают направленностью (действуют на микробные клетки-мишени и не действуют на клетки организма) и определенным спектром действия (эффективны против определенных видов и родов микроорганизмов).

По типу действия антибиотики делятся на микробостатические и микробоцидные . Антибиотики со статическим действием подавляют рост и размножение микроорганизмов, но жизнедеятельность их восстанавливается при удалении антибиотика => защитные силы организма должны самостоятельно справиться с временно ослабленным возбудителем. Микробоцидные антибиотики необратимо связываются с клетками-мишенями и вызывают их гибель.

Выделяют антибиотики:

 с антимикробной активностью; антигрибковой; антипротозойной.

 узкого спектра действия; широкого спектра действия.

Детализированное современное деление:

 действующие на Гр+ бактерии и гр+ и гр- патогенные кокки (цефалоспорины 1 поколения, бензинпенициллин, оксациллин, ванкомицин);

 с преимущественной активностью к Гр- палочкам (цефалоспорины 3 поколения, полимиксин, азтреонам);

 антибиотики широкого спектра действия , активные к Гр+ и Гр- бактериям (цефалоспорины 2 поколения, аминогликозиды, тетрациклины, хлорамфеникол, полусинтетические антибиотики с широким спектром действия);

 противотуберкулезные антибиотики (стрептомицин, рифампицин, флоримицин); противогрибковые антибиотики (нистатин, амфотерицин В, флуконазол).

I группа - антибиотики, нарушающие синтез микробной стенки во время митоза: пенициллины, цефалоспорины (ЦС), карбапенемы, монобактамы (азтреонам), ристомицин, фосфомицин, гликопептидные препараты (ванкомицин, тейкопланин). По фармакологическому эффекту препараты этой группы являются бактерицидными антибиотиками. II группа - антибиотики, нарушающие функцию цитоплазматической мембраны: полимиксины, полиеновые препараты (нистатин, леворин, амфотерицин В и др).По фармакологическому эффекту они также являются бактерицидными. III группа - антибиотики, нарушающие синтез белков и нуклеиновых кислот: левомицетин, тетрациклины, линкозамиды (линкомицин, клиндамицин), макролиды (эритромицин, рокситромицин, азитромицин и др.), рифамицины, фузидин, гризеофульвин, аминогликозиды (АГ) (канамицин, гентамицин, нетилмицин и др.).

ФИЗИОЛОГИЯ

Антибиотики. Механизмы формирования резистентности бактерий к лекарственным препаратам. Природная и приобретённая устойчивость бактерий к антибиотикам. Пути преодоления антибиотикорезистентности.

Антибиотики - химиотерапевтические вещества, продуцируемые микроорганизмами, животными клетками, растениями, а также их производные и синтетические продукты, которые обладают избирательной способностью угнетать и задерживать рост микроорганизмов, а также подавлять развитие злокачественных новообразований

Антибиотикоустойчивость – это устойчивость микроорганизмов к антимикробным препаратом. Природная устойчивость . Некоторые виды микробов природно устойчивы к определенным семействам антибиотиков или в результате отсутствия соответствующей мишени (например, микоплазмы не имеют клеточной стенки, поэтому не чувствительны ко всем препаратам, действующим на этом уровне), или в результате бактериальной непроницаемости для данного препарата (например, грамотрицательные микробы менее проницаемы для крупномолекулярных соединений, чем грамположительные бактерии, так как их наружная мембрана имеет «маленькие» поры).

 Приобретенная устойчивость

 переноса трансмиссивных плазмид резистентности (R-плазмид). Плазмиды резистентности (трансмиссивные) обычно кодируют перекрестную устойчивость к нескольким семействам антибиотиков. Впервые такая множественная резистентность была описа-на японскими исследователями в отношении кишечных бактерий. Сейчас показано, что она встречается и у других групп бактерий. Некоторые плазмиды могут передаваться между бактериями разных видов, поэтому один и тот же ген резистентности можно встретить у бактерий, таксономически далеких друг от друга. Например, бета-лактамаза, кодируемая плазмидой ТЕМ-1, широко распространена у грамотрицательных бактерий и встречается у кишечной палочки и других кишечных бактерий, а также у гонококка, резистентного к пенициллину, и гемофильной палочки, резистентной к ампициллину;

 модификация мишени.

ФИЗИОЛОГИЯ

Множественная лекарственная устойчивость, БЛРС (β–лактамазы расширенного спектра). Пути преодоления (ингибиторы β–лактамаз, примеры защищенных пенициллинов и цефалоспоринов).

Приобретенная устойчивость . Приобретение резистентности - это биологическая закономерность, связанная с адаптацией микроорганизмов к условиям внешней среды. Она, хотя и в разной степени, справедлива для всех бактерий и всех антибиотиков. К химиопрепаратам адаптируются не только бактерии, но и остальные микробы - от эукариотических форм (простейшие, грибы) до вирусов. Проблема формирования и распространения лекарственной резистентности микробов особенно значима для внутрибольничных инфекций, вызываемых так называемыми «госпитальными штаммами», у которых, как правило, наблюдается множественная устойчивость к антибиотикам (так называемая полирезистентность).

Генетические основы приобретенной резистентности . Устойчивость к антибиотикам определяется и поддерживается генами резистентности (r-генами) и условиями, способствующими их распространению в микробных популяциях. Приобретенная лекарственная устойчивость может возникать и распространяться в популяции бактерий в результате:

 мутаций в хромосоме бактериальной клетки с последующей селекцией (т. е. отбором) мутантов. Особенно легко селекция происходит в присутствии антибиотиков, так как в этих условиях мутанты получают преимущество перед остальными клетками популяции, которые чувствительны к препарату. Мутации возникают независимо от применения антибиотика, т. е. сам препарат не влияет на частоту мутаций и не является их причиной, но служит фактором отбора. Далее резистентные клетки дают потомство и могут передаваться в организм следующего хозяина (человека или животного), формируя и распространяя ре-зистентные штаммы. Мутации могут быть: 1) единичные (если мутация произошла в одной клетке, в результате чего в ней синтезируются измененные белки) и 2) множественные (серия мутаций, в результате чего изменяется не один, а целый набор белков, например пени-циллинсвязывающих белков у пенициллин-резистентного пневмококка);

Реализация приобретенной устойчивости . Изменения в геноме бактерий приводят к тому, что меняются и некоторые свойства бактериальной клетки, в результате чего она становится устойчивой к антибактериальным препаратам. Обычно антимикробный эффект препарата осуществляется таким образом: агент должен связаться с бактерией и пройти сквозь ее оболочку, затем он должен быть доставлен к месту действия, после чего препарат взаимодействует с внутриклеточными мишенями. Реализация приобретенной ле-карственной устойчивости возможна на каждом из следующих этапов:

 модификация мишени. Фермент-мишень может быть так изменен, что его функции не нарушаются, но способность связываться с химиопрепаратом (аффинность) резко снижается или может быть включен «обходной путь» метаболизма, т. е. в клетке активируется другой фермент, который не подвержен действию данного препарата;

 «недоступность» мишени за счет снижения проницаемости клеточной стенки и клеточных мембран или «эффлюко-механизма, когда клетка как бы «выталкивает» из себя антибиотик;

 инактивация препарата бактериальными ферментами. Некоторые бактерии способны продуцировать особые ферменты, которые делают препараты неактивными (например, бета-лактамазы, аминогликозид-модифицирующие ферменты, хлорамфениколацетилтрансфераза). Бета-лактамазы - это ферменты, разрушающие бета-лактамное кольцо с образованием неактивных соединений. Гены, кодирующие эти ферменты, широко распространены среди бактерий и могут быть как в составе хромосомы, так и в составе плазмиды.

На этапе своего становления, то есть в XVII-XVIII столетиях, микробиология развивалась таким образом, что все найденные организмы описывались без введения какой-либо логичной классификации. В тот период времени микроорганизмы микробиология описывала морфологическим способом. Существенные изменения произошли в XIX столетии. К этому моменту ученые накопили довольно объемную базу знаний, а также нашли большое разнообразие микроорганизмов, грибов. Чтобы как-то ориентироваться в этом обилии информации, потребовалась логичная структура. Таковая была предложена в 1923 году, когда издали определитель бактерий. Это была первая международная работа, ставшая базовой для развития науки микробиологии.

Основные положения

Единая классификация официально была введена на международном уровне в 1980 году. Она основана на разработанной Берги системе. Ключевые ступени: царство, класс, порядок, семейство, род, вид. Последний - это самый значимый для системы деления на классы уровень. Он объединяет организмы, имеющие ряд сходств: морфология, происхождение, физиология. Кроме того, анализируются особенности обмена веществ. Если он оказывается в высокой степени сходен, тогда микроорганизмы можно объединить в вид.

Виды микроорганизмов можно подразделить на две категории:

• эукариоты;
• прокариоты.

Вторая группа включает в себя бактерии, то есть организмы, лишенные оформленного ядра. ДНК включает в себя все данные, необходимые для нормального наследования признаков. Молекула ДНК находится в клеточной цитоплазме.

Уровнем ниже

Вид - это не самый низкий уровень классификации микроорганизмов. Внутри него существуют:

• морфовары, которым свойственна особенная морфология микроорганизмов;
• биовары, которые отличаются биологией;
• хемовары, которым свойственна немного иная активность ферментов;
• серовары, выделяемые в группы в зависимости от антигенной структуры;
• фаговары, классификация которых основана на восприимчивости фагов.

Все учтено и записано

Чтобы классификации микроорганизмов по биологическим группам была стандартизированной, на международном уровне ввели систему обозначений для разных групп. В основу положена идея бинарности, то есть применяется двойная номенклатура. Название начинается с имени рода - это слово всегда пишут с заглавной буквы. А вот второе слово начинают с маленькой, оно описывает принадлежность к виду. Например: Staphylococcus aureus.

Микробиологи-медики: чему уделим особенное внимание?

Традиционно патогенные микроорганизмы - тема, которая привлекает медиков, занимающихся микробиологией. В фокусе внимания различные представители - вирусы, бактерии, хламидии и другие. Микробы преимущество для человеческого глаза неразличимы, и, чтобы разглядеть их, нужно применять специальную технику - микроскопы, многократно увеличивающие исследуемый объект.

Интересные для медицины и науки патогенные микроорганизмы включают в себя неклеточные вирусы и такие микроскопические формы жизни, которые состоят из большого числа клеток. Это различные опасные для человека (и не только) грибы, хламидобактерии, водоросли.

Базовые термины: бактерии

Что такое микроорганизмы? Для разных категорий есть разные объяснения, позволяющие разобраться, что собой представляет заинтересовавшая группа форм жизни. Например, бактериями принято именовать такие организмы, в состав которых входит лишь одна клетка. Особенность бактерий - отсутствие хлорофилла. Классификация микроорганизмов этой группы - прокариоты. Некоторые бактерии всего лишь 0,1 микрометра, но некоторые достигают 28 микрометров. Формы этих организмов зависят от среды обитания. Она определяет размеры.

Все известные науке бактерии принято делить на группы:

• кокки (шары);
• палочки (бациллы, клостридии);
• нити (хламидобактерии);
• вьющиеся (спириллы и т. д.).

Классификации микроорганизмов: подробнее

Коккам характерна форма сферы, эллипса, боба, шара. Также встречается форма ланцета. Виды микроорганизмов этой группы: дипло-, микро-, стрепто-, тетра-, стафилококки, сарцины.

Микрококкам свойственна хаотичность клеток, но это условие не обязательно: встречают такие, в состав которых входит лишь одна или две клетки. Все эти микроорганизмы считаются сапрофитами. Их среда обитания - воздух, вода.

Диплококки при делении формируют парные кокки. Типичный представитель - провоцирующий менингит менингококк, а также источник гонореи гонококк. Как и диплококки, в одной плоскости могут делиться витые стрептококки, но их особенность - наличие разноразмерных цепочек. Эти микробы и бактерии опасны, возбуждают разнообразные заболевания, даже приводящие к летальному исходу.

А что еще есть?

Что такое микроорганизмы-тетракокки? Уже само название говорит об отличительной черте таких форм жизни: тетра на латыни означает «четыре». Такие микроорганизмы способны делиться в плоскостях, перпендикулярных друг относительно друга. Для человека они относительно безопасны: пока известно мало заболеваний, провоцируемых тетракокками.

Известны кокки сардины. Им свойственно деление в трех плоскостях, перпендикулярных относительно друг друга. Визуально организмы похожи на тюки. В их составе обычно 8-16 клеток. Среди обитания этих микроорганизмов - воздух. Провоцируемые ими человеческие болезни науке не известны, поэтому на текущий момент считается, что их не существует.

А вот значение микроорганизмов-стафилококков учеными было открыто довольно давно - они провоцируют кожные болезни, поражающие не только человека, но и различных животных. Визуально организмы подобны гроздям. Деление доступно в разных плоскостях. Обычно обитают скоплениями, форма - хаотическая.

Палочки

По классификации микроорганизмов к этой группе принадлежат бактерии, бациллы, клостридии. Обычный размер - 1-6 мкм длиной, 0,5-2 мкм шириной. Палочки-бактерии спор не формируют. Известны опасные формы: кишечная, туберкулезная, дифтерийная и прочие. Бациллы, клостридии - микробы, создающие споры. Они провоцируют разнообразные опасные (даже смертельные) инфекции: сибирская язва, сенная лихорадка, столбняк.

Выделяют короткие палочки, длинные, а также с разными концами: круглыми, острыми. Описание морфологии микроорганизмов предполагает изучение взаимного расположения. Этот параметр стал основой разделения на три группы:

• попарное расположение;
• бессистемные;
• стрептобациллы, стрептобактерии.

Первые провоцируют пневмонию, вторая группа вызывает очень большой спектр болезней, а третья - сибирскую язву, мягкий шанкр.

Реже можно наблюдать бактерии, на концах которых есть утолщение, напоминающее формой булаву. Действующая классификация микроорганизмов предполагает отнесение их к палочкам. Отличительная особенность этой группы - палочка может спровоцировать дифтерию, а ряд подвидов - лепру, туберкулёз.

Витые микроорганизмы

Вибрионы, принадлежащие к этой группе, изгибаются на 14 витков и по форме похожи на символ «,». К ним причисляют широко распространённые вибрионы: холерный, водный. Спириллы, относящиеся к витым микроорганизмам, отличаются изгибом в один либо несколько витков. Наука знает лишь один опасный человеку вид - он провоцирует содоку. Это заболевание можно получить, если укусит грызун (например, крыса).

Спирохеты представляют собой похожие на штопор микроорганизмы длиной 0,3-1,5 мкм, шириной 7-500 мкм. Сюда причисляют сапрофитов, некоторые другие опасные виды. Питательные среды микроорганизмов - грязные воды, мертвые массы. Известны три вида, провоцирующие болезни у человека: бореллия, лептоспира, трепонема.

Общие особенности витых микроорганизмов

Все описанные выше группы полиморфны. Это означает, что внешняя среда определяет форму, размер. Значимыми являются:

• температура;
• влияние лекарственных препаратов;
• наличие дезинфекции.

Лабораторное диагностирование обязывает учитывать способность бактерий меняться. Также эти особенности влияют на разработку, производство препаратов, используемых в профилактике и лечении заболеваний.

Не убежать

Академик Омельянский однажды написал, что микробы невидимы, но они всегда рядом с человеком, как друзья и враги. Эти микроскопические формы жизни наполняют воздух, почву, воду, находятся в человеческом теле, в любом животном. Некоторые могут использоваться с пользой для человека, что особенно актуально для пищевой промышленности, но многие смертельно опасны, так как провоцируют болезни. Именно из-за микробов может портиться еда.

Впервые микробы были обнаружены в XVII столетии, когда удалось сконструировать линзы с 200-кратным увеличением. Микромир поразил ученого, впервые увидевшего его, - голландца Левенгука. Спустя некоторое время исследования были продолжены Пастером, выявившим специфику жизнедеятельности микроскопической жизни. Например, удалось объяснить брожение спирта, некоторых человеческих заболеваний. Тогда впервые была изобретена вакцина. Первыми болезнями, побежденными таким методом, стали сибирская язва, бешенство.

Отличительные особенности: микробы

К этой группе относят организмы (большей частью состоящие из одной клетки), увидеть которые можно лишь при большом увеличении. Размеры большей части известных науке микробов - в границах от тысячной доли миллиметра до тысячной доли микрометра. Видов этой формы жизни - огромное количество. Разные микробы могут существовать в разных средах. Выделяют категории:

• бактерии;
• фаги;
• грибы;
• дрожжи;
• вирусы.

Также существует классификация:

• микоплазмы;
• риккетсии;
• протозои.

Микроскопическая жизнь: образование спор

Процесс непростой, споры совсем не такие, как клетка бактерии. Споры защищены плотной оболочкой, внутри которой - небольшой объём жидкости. Спора не нуждается в питательном веществе, замирают процессы размножения. Такая форма жизни существует долгое время в самых неприятных условиях: минусовых температурах, в жаре или высушивании. Некоторые споры жизнеспособны десятилетиями, веками. Такими опасными считаются микроорганизмы, провоцирующие столбняк, сибирскую язву и ботулизм. Как только среда становится комфортной для существования, спора разрастается и начинает размножаться.

Бактерии: строение

Обычная клетка бактерии состоит из оболочки и слизистого покрытия, зачастую формирующего капсулу. Внутри - цитоплазма, защищенная мембраной. Цитоплазма - не имеющий цвета белок в коллоидной форме. Внутри цитоплазмы - рибосомы, ядро, ДНК. Здесь клетка запасает питательные компоненты.

Существуют способные двигаться бактерии. Для этого природа наделила их тонкими нитями, называемыми жгутиками. Жгуты вращаются, что проталкивает бактерию на новое место обитания. У некоторых это пучки, у других одиночные ниточки. Есть бактерии, у которых жгуты расположены по всей поверхности. Чаще всего жгуты наблюдаются у палочек, витых форм. А вот кокки жгутиков в основной массе лишены, поэтому этот вид микроскопической жизни неподвижен.

Размножение - деление. Некоторые делятся каждые 15 минут, поэтому рост колонии стремителен. Чаще всего это наблюдается в пище, обогащенных питательными компонентами веществах.

Это довольно специфическая, ни на что не похожая группа микроскопической жизни. Известные науке вирусы имеют размер от 8 до 150 нм. Разглядывают их лишь через систему современного увеличения - электронный микроскоп. В составе некоторых - белок, кислота. Микроскопические организмы провоцируют многие заболевания, среди них - корь, гепатит. Поражают животных, инициируя чуму, иные нарушения, включая очень опасный ящур.

Известные науке вирусы бактерий обозначают термином «бактериофаги», а вот против грибов работают «микофаги». Первых можно найти везде, где встречается микроскопическая жизнь. Они провоцируют гибель микроба, поэтому используются в лечебных, профилактических целях, эффективны при инфекциях.

Риккетсии и грибы

Грибы - это тоже очень интересная группа микроорганизмов. Их особенность - отсутствие хлорофилла. Такая форма жизни не способна продуцировать органику, но нуждается в ней, чтобы существовать. Это определяет субстраты, на которых могут выживать грибы: среда должна быть богата питательными компонентами. Грибы поражают человека, провоцируют болезни насекомых, животных, даже растений. Именно они взывают самые неприятные болезни привычной нам картошки - рак, фитофтору.

Грибные клетки состоят из вакуоли, ядра. Визуально сходны с клетками растений. Форма: длинные ветви. Клетка состоит из сплетенных меж собой ниточек, именуемых учеными гифами. Гифы - строительный материал для грибницы, состоящей из клеток (с 1-2 ядрами). Впрочем, известны мицелии, представляющие собой одну клетку с большим количеством ядер. Такие называются неклеточными. Грибница - база для роста плодового тела. Впрочем, известны такие грибы, которые состоят из одной клетки и не нуждаются в мицелии.

Грибы: особенности

Науке известны разные способы размножения грибов. Один из них - деление гиф, то есть вегетативный метод. Преимущественно грибы размножаются спорами, причем деление бывает половым, бесполым. Споры могут выживать в самых агрессивных средах столетиями. Спелые споры перед прорастанием «путешествуют» на большие расстояния, используя носителей. Как только спора оказывается в богатой питательными компонентами среде, она прорастает, появляются нити, мицелий.

Многие известные науке грибы принадлежат к категории плесневых. В естественных условиях встречаются в самых разных местах. Особенно охотно микроорганизмы прорастают на пище. Разглядеть их несложно - появляется цветной налет. Наиболее часто в быту человек сталкивается с мукоровыми грибами, формирующими белую, довольно пушистую массу. Если овощи покрылись «мягкой» гнилью, вероятно, здесь появился ризопус. А вот если тонкая пленка на грушах, яблоках, тогда причина, вероятно, в ботритисе. Довольно часто плесень провоцируется микроорганизмами пенициллиум.

Опасность и польза

Грибы не просто портят продукты, но отравляют. На это способны микроорганизмы, продуцирующие микотоксины: фузариум, аспергиллус.

Впрочем, известны полезные человеку грибы. Они довольно широко используются в изготовлении лекарства, продуктов питания. Так, пенициллиум незаменим при изготовлении пенициллина - антибиотика, используемого при широком спектре заболеваний. Не обойтись без него и при изготовлении благородных, дорогих сыров - рокфор, камамбер. Аспергиллус необходим для ферментных средств, применяется при изготовлении лимонной кислоты.

Бактерии-грибы

Еще одна интересная группа микроскопических организмов, обнаруженная учеными - это актиномицеты. Они обладают некоторыми свойствами грибов, но в то же время имеют признаки бактерий. С первыми их связывает метод размножения, наличие грибницы, гифов. Общие черты с бактериями - особенность строения, биохимия.

Дрожжи

Наконец, дрожжи - это такие микроскопические организмы, которые состоят из одной клетки. Дрожжи не могут двигаться, разрастаются до 10-15 мкм. Преимущественно они овальные, круглые, но встречаются и в форме палочек, серпов. Изредка даже попадаются сходные по форме с лимонами. Клеточное строение сходно со свойственным грибам, есть вакуоль, ядро. Дрожжи делятся, образуют споры, размножаются почкованием.

В природных условиях встречается большое разнообразие дрожжей. Они живут на растениях, есть в почве, пище, отходах - везде, где есть сахар. В пище дрожжи вызывают порчу, так как продукты киснут, начинают бродить. Есть и такие формы, которые продуцируют углекислый газ, спирт из сахара. Они активно применяются человеком уже долгое время для изготовления спиртных напитков. Есть и опасные для здоровья человека виды дрожжей - такие провоцируют кандидоз. И по сей день борьба с пободными грибками представляет собой большую сложность, а кандидоз в некоторых формах может приводить даже к летальному исходу (например, системный).

Микробиология изучает строение, жизнедеятельность, условия жизни и развития мельчайших организмов, называемых микробами, или микроорганизмами.

«Невидимые, они постоянно сопровождают человека, вторгаясь в его жизнь то как друзья, то как враги», — сказал академик В. Л. Омельянский. Действительно, микробы есть везде: в воздухе, в воде и в почве, в организме человека и животных. Они могут быть полезны, и их используют в производстве многих пищевых продуктов. Они могут быть вредны, вызывать заболевания людей, порчу продуктов и др.

Микробы были открыты голландцем А. Левенгуком (1632-1723) в конце XVII в., когда он изготовил первые линзы, дававшие увеличение в 200 и более раз. Увиденный микромир поразил его, Левенгук описал и зарисовал микроорганизмы, обнаруженные им на различных объектах. Он положил начало описательному характеру новой науки. Открытия Луи Пастера (1822-1895) доказали, что микроорганизмы отличаются не только формой и строением, но и особенностями жизнедеятельности. Пастер установил, что дрожжи вызывают спиртовое брожение, а некоторые микробы способны вызывать заразные болезни людей и животных. Пастер вошел в историю как изобретатель метода вакцинации против бешенства и сибирской язвы. Всемирно известен вклад в микробиологию Р. Коха (1843-1910) — открыл возбудителей туберкулеза и холеры, И. И. Мечникова (1845-1916) — разработал фагоцитарную теорию иммунитета, основоположника вирусологии Д. И. Ивановского (1864-1920), Н. Ф. Гамалея (1859-1940) и многих других ученых.

Классификация и морфология микроорганизмов

Микробы — это мельчайшие, преимущественно одноклеточные живые организмы, видимые только в микроскоп. Размер микроорганизмов измеряется в микрометрах — мкм (1/1000 мм) и нанометрах — нм (1/1000 мкм).

Микробы характеризуются огромным разнообразием видов, отличающихся строением, свойствами, способностью существовать в различных условиях среды. Они могут быть одноклеточными, многоклеточными и неклеточными.

Микробы подразделяют на бактерии, вирусы и фаги, грибы, дрожжи. Отдельно выделяют разновидности бактерий — риккетсии, микоплазмы, особую группу составляют простейшие (протозои).

Бактерии

Бактерии — преимущественно одноклеточные микроорганизмы размером от десятых долей микрометра, например микоплазмы, до нескольких микрометров, а у спирохет — до 500 мкм.

Различают три основные формы бактерий — шаровидные (кокки), палочковидные (бациллы и др.), извитые (вибрионы, спирохеты, спириллы) (рис. 1).

Шаровидные бактерии (кокки) имеют обычно форму шара, но могут быть немного овальной или бобовидной формы. Кокки могут располагаться поодиночке (микрококки); попарно (диплококки); в виде цепочек (стрептококки) или виноградных гроздьев (стафилококки), пакетом (сарцины). Стрептококки могут вызывать ангину и рожистое воспаление, стафилококки — различные воспалительные и гнойные процессы.

Рис. 1. Формы бактерий: 1 — микрококки; 2 — стрептококки; 3 — сардины; 4 — палочки без спор; 5 — палочки со спорами (бациллы); 6 — вибрионы; 7- спирохеты; 8 — спириллы (с жгутиками); стафилококки

Палочковидные бактерии самые распространенные. Палочки могут быть одиночными, соединяться попарно (диплобактерии) или в цепочки (стрептобактерии). К палочковидным относятся кишечная палочка, возбудители сальмонеллеза, дизентерии, брюшного тифа, туберкулеза и др. Некоторые палочковидные бактерии обладают способностью при неблагоприятных условиях образовывать споры. Спорообразующие палочки называют бациллами. Бациллы, напоминающие по форме веретено, называют клостридиями.

Спорообразование представляет собой сложный процесс. Споры существенно отличаются от обычной бактериальной клетки. Они имеют плотную оболочку и очень малое количество воды, им не требуются питательные вещества, а размножение полностью прекращается. Споры способны длительно выдерживать высушивание, высокие и низкие температуры и могут находиться в жизнеспособном состоянии десятки и сотни лет (споры сибирской язвы, ботулизма, столбняка и др.). Попав в благоприятную среду, споры прорастают, т. е. превращаются в обычную вегетативную размножающуюся форму.

Извитые бактерии могут быть в виде запятой — вибрионы, с несколькими завитками — спириллы, в виде тонкой извитой палочки — спирохеты. К вибрионам относится возбудитель холеры, а возбудитель сифилиса — спирохета.

Бактериальная клетка имеет клеточную стенку (оболочку), часто покрытую слизью. Нередко слизь образует капсулу. Содержимое клетки (цитоплазму) отделяет от оболочки клеточная мембрана. Цитоплазма представляет собой прозрачную белковую массу, находящуюся в коллоидном состоянии. В цитоплазме находятся рибосомы, ядерный аппарат с молекулами ДНК, различные включения запасных питательных веществ (гликогена, жира и др.).

Микоплазмы — бактерии, лишенные клеточной стенки, нуждающиеся для своего развития в ростовых факторах, содержащихся в дрожжах.

Некоторые бактерии могут двигаться. Движение осуществляется с помощью жгутиков — тонких нитей разной длины, совершающих вращательные движения. Жгутики могут быть в виде одиночной длинной нити или в виде пучка, могут располагаться по всей поверхности бактерии. Жгутики есть у многих палочковидных бактерий и почти у всех изогнутых бактерий. Шаровидные бактерии, как правило, не имеют жгутиков, они неподвижны.

Размножаются бактерии делением на две части. Скорость деления может быть очень высокой (каждые 15-20 мин), при этом количество бактерий быстро возрастает. Такое быстрое деление наблюдается на пищевых продуктах и других субстратах, богатых питательными веществами.

Вирусы

Вирусы — особая группа микроорганизмов, не имеющих клеточного строения. Размеры вирусов измеряются нанометрами (8-150 нм), поэтому их можно увидеть только с помощью электронного микроскопа. Некоторые вирусы состоят только из белка и одной из нуклеиновых кислот (ДНК или РНК).

Вирусы вызывают такие распространенные болезни человека, как грипп, вирусный гепатит, корь, а также болезни животных — ящур, чуму животных и многие другие.

Вирусы бактерий называют бактериофагами , вирусы грибов — микофагами и т. п. Бактериофаги встречаются повсюду, где есть микроорганизмы. Фаги вызывают гибель микробной клетки и могут использоваться для лечения и профилактики некоторых инфекционных заболеваний.

Грибы являются особыми растительными организмами, которые не имеют хлорофилла и не синтезируют органические вещества, а нуждаются в готовых органических веществах. Поэтому грибы развиваются на различных субстратах, содержащих питательные вещества. Некоторые грибы способны вызывать болезни растений (рак и фитофтора картофеля и др.), насекомых, животных и человека.

Клетки грибов отличаются от бактериальных наличием ядер и вакуолей и похожи на растительные клетки. Чаще всего они имеют форму длинных и ветвящихся или переплетающихся нитей — гифов. Из гифов образуется мицелий, или грибница. Мицелий может состоять из клеток с одним или несколькими ядрами или быть неклеточным, представляя собой одну гигантскую многоядерную клетку. На мицелии развиваются плодовые тела. Тело некоторых грибов может состоять из одиночных клеток, без образования мицелия (дрожжи и др.).

Грибы могут размножаться разными путями, в том числе вегетативным путем в результате деления гиф. Большинство грибов размножаются бесполым и половым путями при помощи образования специальных клеток размножения — спор. Споры, как правило, способны длительно сохраняться во внешней среде. Созревшие споры могут переноситься на значительные расстояния. Попадая в питательную среду, споры быстро развиваются в гифы.

Обширную группу грибов представляют плесневые грибы (рис. 2). Широко распространенные в природе, они могут расти на пищевых продуктах, образуя хорошо видные налеты разной окраски. Причиной порчи продуктов часто являются мукоровые грибы, образующие пушистую белую или серую массу. Мукоровый гриб ризопус вызывает «мягкую гниль» овощей и ягод, а гриб ботритис покрывает налетом и размягчает яблоки, груши и ягоды. Возбудителями плесневения продуктов могут быть грибы из рода пениииллиум.

Отдельные виды грибов способны не только приводить к порче продуктов, но и вырабатывать токсические для человека вещества — микотоксины. К ним относятся некоторые виды грибов рода аспергиллус, рода фузариум и др.

Полезные свойства отдельных видов грибов используют в пищевой и фармацевтической промышленности и других производствах. Например, грибы рода пениииллиум применяются для получения антибиотика пенициллина и в производстве сыров (рокфора и камамбера), грибы рода аспергиллус — в производстве лимонной кислоты и многих ферментных препаратов.

Актиномицеты — микроорганизмы, имеющие признаки и бактерий, и грибов. По строению и биохимическим свойствам актиномицеты аналогичны бактериям, а по характеру размножения, способности образовывать гифы и мицелий похожи на грибы.

Рис. 2. Виды плесневых грибов: 1 — пениииллиум; 2- аспергиллус; 3 — мукор.

Дрожжи

Дрожжи — одноклеточные неподвижные микроорганизмы размером не более 10-15 мкм. Форма клетки дрожжей бывает чаще круглой или овальной, реже палочковидной, серповидной или похожей на лимон. Клетки дрожжей своим строением похожи на грибы, они также имеют ядро и вакуоли. Размножение дрожжей происходит почкованием, делением или спорами.

Дрожжи широко распространены в природе, их можно обнаружить в почве и на растениях, на пищевых продуктах и различных отходах производства, содержащих сахара. Развитие дрожжей в пищевых продуктах может приводить к их порче, вызывая брожение или закисание. Некоторые виды дрожжей обладают способностью превращать сахар в этиловый спирт и углекислый газ. Этот процесс называется спиртовым брожением и широко используется в пищевой промышленности и виноделии.

Некоторые виды дрожжей кандида вызывают заболевание человека — кандидоз.