1. Антибиотики. Классификация антибиотиков по источнику получения, способу получения, механизму, спектру и типу действия
 Скачать 1.79 Mb.
|
|
Наследственная изменчивость, связанная с рекомбинациями, называется рекомбинационной изменчивостью. Подвижные генетические элементы. В состав бактериального генома, как в бактериальную хромосому, так и в плазмиды, входят подвижные генетические элементы. К подвижным генетическим элементам относятся вставочные последовательности и транспозоны. Вставочные (инсерционные) последовательности, IS- элементы— это участки ДНК, способные как целое перемещаться из одного участка репликона в другой, а также между репликонами. Они содержат лишь те гены, которые необходимы для их собственного перемещения — транспозиции: ген, кодирующий фермент транспозазу, обеспечивающую процесс исключения IS-элемента из ДНК и его интеграцию в новый локус, и ген, детерминирующий синтез репрессора, который регулирует весь процесс перемещения. Отличительной особенностью IS-элементов является наличие на концах вставочной последовательности инвертированных повторов. Эти инвертированные повторы узнает фермент транспозаза. Транспозаза осуществляет одноцепочечные разрывы цепей ДНК, расположенных по обе стороны от подвижного элемента. Оригинальная копия IS- элемента остается на прежнем месте, а ее реплицированный дупликат перемещается на новый участок. Перемещение подвижных генетических элементов принято называть репликативной или незаконной рекомбинацией. Однако в отличие от бактериальной хромосомы и плазмид подвижные генетические элементы не являются самостоятельными репликонами, так как их репликация — составной элемент репликации ДНК репликона, в составе которого они находятся. Известно несколько разновидностей IS-элементов, которые различаются по размерам и по типам и количеству инвертированных повторов. Транспозоны — это сегменты ДНК, обладающие теми же свойствами, что и IS-элементы, но имеющие структурные гены, т. е. гены, обеспечивающие синтез молекул, обладающих специфическим биологическим свойством, например токсичностью, или обеспечивающих устойчивость к антибиотикам. Перемещаясь по репликону или между репликонами, подвижные генетические элементы вызывают: 1. Инактивацию генов тех участков ДНК, куда они, переместившись, встраиваются. 2. Образование повреждений генетического материала. 3. Слияние репликонов, т. е. встраивание плазмиды в хромосому. 4. Распространение генов в популяции бактерий, что может приводить к изменению биологических свойств популяции, смене возбудителей инфекционных заболеваний, а также способствует эволюционным процессам среди микробов. Изменения бактериального генома, а, следовательно, и свойств бактерий могут происходить в результате мутаций и рекомбинаций. Наследственная информация клетки заключена в хромосоме и генах, которые передаются из родительской клетки в дочерние. Хромосомы — нуклеопротеиды (нуклеиновые кислоты + белки), они являются носителями генов, определяющих наследственные свойства организма. Гены невидимы, но известно, что они располагаются в линейном порядке в хромосоме. При неполовом способе деления гены в процессе митоза распределяются поровну между двумя клетками. Дочерние клетки получают полный набор генов исходной клетки и являются одинаковыми. Химическая природа генов — нуклеиновые кислоты. Порядок расположения азотистых оснований в цепи нуклеиновой кислоты определяет различный генетический вид ДНК у разных организмов. Основной структурой, хранящей информацию о синтезе необходимых клетке разнообразных молекул белка и передающей эту информацию по наследству, является ДНК. У некоторых вирусов эту роль выполняет РНК. Информация, заключенная в молекулах нуклеиновой кислоты и характеризующая каждый вид микроорганизма, может меняться в результате генотипической изменчивости. При этом обязательно происходят изменения генов в хромосоме. Генотипическая изменчивость может возникать в результате мутаций и генетических рекомбинаций: конъюгации, трансформации и трансдукции. Трансдукция - передача генетической информации умеренными бактериофагами. Трансформация – процесс проникновения чужеродной, донорской ДНК в клетку реципиента. Клетка реципиента должна обладать повышенной проницаемостью – высокая концентрация чужеродной ДНК. Конъюгация – процесс передачи генетической информации от клетки донора к клетке реципиента с помощью секс-пили. В этом случае между двумя бактериями образуется мостик и хромосома из одной клетки переходит в другую. 8. Действие физических и химических факторов на микроорганизмы I. Влияние температуры. Различные группы микроорганизмов развиваются при определенных диапазонах температур: 1. Бактерии, растущие при низкой температуре, называют психрофилами, К психрофильным микроорганизмам относится большая группа сапрофитов — обитателей почвы, морей, пресных водоемов и сточных вод (железобактерии, псевдомонады, светящиеся бактерии, бациллы). Некоторые из них могут вызывать порчу продуктов питания на холоде. Способностью расти при низких температурах обладают и некоторые патогенные бактерии (возбудитель псевдотуберкулеза размножается при температуре 4 °С). В зависимости от температуры культивирования свойства бактерий меняются. Интервал температур, при котором возможен рост психрофильных бактерий, колеблется от - 10 до 40 °С, а температурный оптимум — от 15 до 40 °С, приближаясь к температурному оптимуму мезофильных бактерий. 2. Мезофилы включают основную группу патогенных и условно-патогенных бактерий. Они растут в диапазоне температур 10— 47 °С; оптимум роста для большинства из них 37 °С. 3. Термофилы обитают в горячих источниках, участвуют в процессах самонагревания навоза, зерна, сена. Наличие большого количества термофилов в почве свидетельствует о ее загрязненности навозом и компостом. Поскольку навоз наиболее богат термофилами, их рассматривают как показатель загрязненности почвы. Хорошо выдерживают микроорганизмы действие низких температур. Поэтому их можно долго хранить в замороженном состоянии, в том числе при температуре жидкого газа (—173 °С). II. Высушивание. Обезвоживание вызывает нарушение функций большинства микроорганизмов. Наиболее чувствительны к высушиванию патогенные микроорганизмы (возбудители гонореи, менингита, холеры, брюшного тифа, дизентерии и др.). Более устойчивыми являются микроорганизмы, защищенные слизью мокроты. -Высушивание под вакуумом из замороженного состояния — лиофилизацию — используют для продления жизнеспособности, консервирования микроорганизмов. Лиофилизированные культуры микроорганизмов и иммунобиологические препараты длительно (в течение нескольких лет) сохраняются, не изменяя своих первоначальных свойств. III. Действие излучения. 1. Неионизирующее излучение — ультрафиолетовые и инфракрасные лучи солнечного света, а также ионизирующее излучение — гамма-излучение радиоактивных веществ и электроны высоких энергий губительно действуют на микроорганизмы через короткий промежуток времени. УФ-лучи применяют для обеззараживания воздуха и различных предметов в больницах, родильных домах, микробиологических лабораториях. С этой целью используют бактерицидные лампы УФ-излучения с длиной волны 200—450 нм. 2. Ионизирующее излучение применяют для стерилизации одноразовой пластиковой микробиологической посуды, питательных сред, перевязочных материалов, лекарственных препаратов и др. Однако имеются бактерии, устойчивые к действию ионизирующих излучений, например Micrococcus radiodurans была выделена из ядерного реактора. IV. Действие химических веществ. Химические вещества могут оказывать различное действие на микроорганизмы: служить источниками питания; не оказывать какого-либо влияния; стимулировать или подавлять рост. Химические вещества, уничтожающие микроорганизмы в окружающей среде, называются дезинфицирующими. Антимикробные химические вещества могут обладать бактерицидным, вирулицидным, фунгицидным действием и т.д. Химические вещества, используемые для дезинфекции, относятся к различным группам, среди которых наиболее широко представлены вещества, относящиеся к хлор-, йод- и бромсодержащим соединениям и окислителям. Антимикробным действием обладают также кислоты и их соли (оксолиновая, салициловая, борная); щелочи (аммиак и его соли). 9. Стерилизация и дезинфекция в стоматологии. I. Дезинфекция. Дезинфекция – комплекс мер, направленных на снижение количества патогенных микроорганизмов, но не обязательно спор бактерий, с неживых объектов или кожного покрова до уровня, не представляющего опасность для здоровья. Методы дезинфекции: 1. Физические методы Механические (вытряхивание, проветривание, влажная уборка, стирка с моющим средством) – не уничтожает патогенные микроорганизмы, а только временно сокращает их число. Действие высокой температуры: проглаживание, кипячение в дистиллированной воде (используют для дезинфекции изделий из стекла и металла, термостойких полимеров и резин). Экспозицию не менее 30 мин выдерживают, начиная с момента закипания воды, при полном погружении изделий, а кипячение в воде с 2% раствором соды время экспозиции – не менее 15 минут. Пастеризация – однократное прогревания при температуре ниже 100˚C с последующим быстрым охлаждением. Прогревание проводят при 65-95˚С в течение 30 минут, что ведет к частичному обеспложиванию объектов. После пастеризации сохраняются живые споры и часть вегетативных форм. Ультрафиолет (облучение бактерицидными лампами) – используют в медицине для обработки воздуха и поверхностей. Расчет необходимого количества бактерицидных облучателей и времени экспозиции ведут исходя из кубатуры помещения и характера бактериальной контаминации. 2. Химические методы хлорсодержащие препараты (хлорная известь, хлорамин Б, гипохлорит кальция, гипохлорит натрия) окислители (перекись водорода, перманганат калия) фенолы (карболовая кислота, лизол) йод и йодофоры (йод и поверхностно-активные вещества) соли тяжелых металлов (сулема, диоцид, мертиолят) ПАВ (сульфанол) четвертичные аммониевые соединения (мирамистин, роккал, бензалкония хлорид) спирты (70% этанол) формальдегид (формалин) красители (бриллиантовый зеленый «Зеленка», метиленовый синий) кислоты (салициловая, борная и др.) альдегид (глютаровый) II. Стерилизация Стерилизация — полное освобождение какого-либо предмета от всех видов микроорганизмов, включая бактерии их споры, грибы, вирионы, а также от прионного белка, находящихся на поверхностях, оборудовании, в пищевых продуктах и лекарствах. Различают: 1) Физические методы: действие высокой температуры, ионизирующее излучение, фильтрование 2) Химические методы Перед стерилизацией изделия медицинского назначения подвергают дезинфекции и предстерилизационной очистке. Для упаковки стерилизуеых изделий медицинского назначения применяют специальные виды бумаги,стерилизационные коробки (биксы),двойную мягую упаковку из бязи и др. Срок хранения в коробках без фильтра и в двойной мягкой упаковке – 3 сут,в пергаменте или коробке с фильтром - 20 суток. Методы тепловой стерилизации: Методы Аппарат Режим (температура, время, давление) Материалы Однократные Прокалива ние Спиртовка, газовая горелка До красного каления Бактериологиче ские петли,мелкие металлические инструменты Сухой жар Воздушный стерилизатор 180˚С-60 минут 160 ˚С-150 Стеклянная посуда, пипетки, вата,тальк,вазел минут иновое масло,металлич еские инструменты Пар под давлением (1атм=0,11 Мпа) Паровой стерилизатор(ав токлав) 120 ˚С-45 минут, давление 1 атм 132 ˚С-20 минут, давление 2 атм Простые питательные среды(МПБ,М ПА), заразный материал,издле ия из стекла и металла,резины , латекса, халаты,белье, перевязочный и шовный материалы, перчатки, зеркала, некоторые лекарственные средства Дробная стерилизация – тндаляция Текучий пар Паровой стерилизатор с открытым выпускным краном 100 ˚С, 3 сут по 1 ч/сут Молоко, среды и лекарственные средства с углеводами,нек оторые другие медикаменты Щадящее прогреван ие Водяная баня с терморегулятор ом 56-58 ˚С,5 сут: 1 сут – 2 часа, ост – по 1 ч Белковые жидкости (пит среды с белком),сыворо тка крови 10. Заслуги Р.Коха и Л.Пастера в развитии микробиологии 1) Роберт Кох - Немецкий врач, бактериолог, один из основоположников современной бактериологии и эпидемиологии. 1905 году Роберт Кох был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине за открытие и выделение возбудителя туберкулёза исследовал возбудителя сибирской язвы; холерный вибрион изобрёл твердые питательные среды Кох применил анилиновые красители, которые избирательно окрашивали только микробные тела Иммерсионный объектив. До Коха предельное увеличение микроскопа, при котором можно было рассматривать микробы, составляло 400-500 раз. Применение объектива, погруженного в масло, позволило использовать линзы с большей кривизной, резко повысить разрешающую способность микроскопа и получить изображения при увеличении в 900-1400 раз 2) Луи Пастер-Французский микробиолог и химик. 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; Асептика (безгнилостный метод работы) - совокупность методов и приёмов работы, направленных на предупреждение попадания инфекции в рану, в организм больного, создание безмикробных, стерильных условий для хирургической работы путём использования организационных мероприятий, активных обеззараживающих химических веществ, а также технических средств и физических факторов. Антисептика (противогнилостный метод работы) - система мероприятий, направленных на уничтожение микроорганизмов в ране, патологическом очаге, органах и тканях, а также в организме больного в целом, использующая механические и физические методы воздействия, активные химические вещества и биологические факторы. открыл способ предохранения от инфекционных болезней с помощью вакцинации. 11. Заслуги И.И. Мечникова в развитии микробиологии и иммунологии И.И.Мечников (1845-1916) – биолог (микробиолог, иммунолог, эмбриолог, цитолог, физиолог, патолог), лауреат Нобелевской премии в области физиологии и медицины (1908). Научные труды Мечникова относятся к ряду областей биологии и медицины. Мечников открыл фагоцитоз, разработал на его основе сравнительную патологию воспаления, а в дальнейшем – ФАГОЦИТАРНУЮ ТЕОРИЮ ИММУНИТЕТА. Мечников доказал, что фагоцитоз – явление универсальное, наблюдается у всех животных, включая простейших, и проявляется по отношению ко всем чужеродным веществам (бактерии, органические частицы и т. д.). Теория фагоцитоза заложила краеугольный камень клеточной теории иммунитета. За разработку теорий фагоцитоза И. И. Мечникову в 1908 г присуждена Нобелевская премия. Многочисленные работы Мечникова по бактериологии посвящены вопросам эпидемиологии холеры, брюшного тифа, туберкулёза и др. инфекционных заболеваний. Мечников совместно с Эмилем Ру впервые вызвал экспериментально сифилис у обезьян. Также Мечников является основателем геронтологии, один из основоположников эволюционной эмбриологии. 12. Иммерсионный микроскоп. Особенности устройства. Принцип действия. Использование в практике. Иммерсионный микроскоп состоит из 2 частей: 1) оптической 2) механической Оптическая часть: 1)Окуляр – система увеличивающих линз, дающих увеличение в 7, 10, 15 раз. 2)Объектив – система неравнозначных линз,главная из которых – ПЕРЕДНЯЯ ФРОНТАЛЬНАЯ ЛИНЗА, дающая увеличение в 90 раз. Она даёт искажения (аберрации): а) сферические (лучи не пересекаются в 1 точке) б) хроматические (разложение белого цвета на составные части). + 2 коррегирующие линзы – устраняющие аберрации. 3)Конденсор Аббе – система собиращих линз, находящихся под предметным столом. Нужен для концентрации светового потока, идущего от зеркала. 4)Зеркало – служит для направления световых лучей. Между объектом и объективом – иммерсионное масло – оно необходимо для создания оптически однородной среды между объектом и объективом (показатели преломления масла и стекла примерно равны) Таким образом, особенности иммерсионного микроскопа - это: 1)Специальный иммерсионный объектив с передней фронтальной линзой (ув. В 90 раз). 2) Конденсор Аббе. 3) Использование иммерсионного масла. 13. История микробиологии. Этапы развития. Современные задачи. Историю развития микробиологии можно разделить на пять этапов: эвристический, морфологический, физиологический, иммунологический и молекулярно-генетический. 1)Заслуга открытия микроорганизмов принадлежит голландскому натуралисту А. Левенгуку (1632-1723г.г.), создавшему первый микроскоп с увеличением в 300 раз. В 1695г. он издал книгу «Тайны природы» с рисунками кокков, палочек, спирилл. Это вызвало большой интерес среди естествоиспытателей. Состояние науки того времени позволяло только описывать новые виды (морфологический период). 2)Начало физиологического периода связано с деятельностью великого французского ученого Луи Пастера (1822-1895г.г.). С именем Пастера связаны наиболее крупные открытия в области микробиологии: исследовал природу брожения, установил возможность жизни без кислорода (анаэробиоз), отверг теорию самозарождения, исследовал причины порчи вин, пива. Предложил действенные способы борьбы с возбудителями порчи продуктов (пастеризация), разработал принцип вакцинации и способы получения вакцин. Р.Кох, современник Пастера, ввел посевы на плотные питательные среды, подсчет микроорганизмов, выделение чистых культур, стерилизацию материалов. 3)Иммунологический период в развитии микробиологии связан с именем российского биолога И.И. Мечникова, который открыл учение о невосприимчивости организма к инфекционным заболеваниям (иммунитет), явился родоначальником фагоцитарной теории иммунитета, раскрыл антагонизм у микробов. Одновременно с И.И. Мечниковым механизмы невосприимчивости к инфекционным болезням изучал крупнейший немецкий исследователь П. Эрлих, создавший теорию гуморального иммунитета. 4) Гамалея Н.Ф. – основоположник иммунологии и вирусологии, открыл бактериофагию. 5) Д.И. Ивановский впервые открыл вирусы и стал основоположником вирусологии. Работая в Никитском ботаническом саду над изучением мозаичной болезни табака, причинявшей огромный ущерб табачным плантациям, в 1892г. установил, что эта болезнь, распространенная в Крыму, вызывается вирусом. 6) Н.Г. Габричевский организовал первый бактериологический институт в Москве. Ему принадлежат труды по исследованию скарлатины, дифтерии, чумы и других инфекций. Он организовал в Москве производство противодифтерийной сыворотки и успешно применил ее для лечения детей. 7) П.Ф. Здродовский – иммунолог и микробиолог, известный своими фундаментальными работами по физиологии иммунитета, а также в области риккетсиологии и по бруцеллезу. 8) В.М. Жданов – крупнейший вирусолог, один из организаторов глобальной ликвидации натуральной оспы на планете, стоявший у истоков молекулярной вирусологии и генной инженерии. 9) М.П. Чумаков – иммунобиотехнолог и вирусолог, организатор института полиомиелита и вирусных энцефалитов, автор пероральной вакцины против полиомиелита. |