1. Антибиотики. Классификация антибиотиков по источнику получения, способу получения, механизму, спектру и типу действия
 Скачать 1.79 Mb.
|
|
19) Механизмы передачи генетического материала у бактерий. Конъюгация бактерий состоит в переходе генетического материала (ДНК) из клетки-донора («мужской») в клетку- реципиент («женскую») при контакте клеток между собой. Мужская клетка содержит F-фактор, или половой фактор, который контролирует синтез так называемых половых пилей, илиF-пилей. Клетки, не содержащиеF-фактора, являются женскими; при полученииF-фактора они превращаются в «мужские» и сами становятся донорами.F- фактор располагается в цитоплазме в виде кольцевой двунитчатой молекулы ДНК, т. е. является плазмидой. МолекулаF-фактора значительно меньше хромосомы и содержит гены, контролирующие процесс конъюгации, в том числе синтезF-пилей. При конъюгацииF-пили соединяют «мужскую» и «женскую» клетки, обеспечивая переход ДНК через конъюгационный мостик илиF-пили. Клетки, содержащиеF-фактор в цитоплазме, обозначаютсяF + ; они передаютF-фактор клеткам, обозначаемымF" («женским»), не утрачивая донорской способности, так как оставляют копииF-фактора. ЕслиF-фактор включается в хромосому, то бактерии приобретают способность передавать фрагменты хромосомной ДНК и называютсяHfr-клетками (от англ.highfrequencyofrecombination— высокая частота рекомбинаций), т.е. бактериями с высокой частотой рекомбинаций. При конъюгации клетокHfrи клетокF" хромосома разрывается и передается с определенного участка (начальной точки) в клеткуF", продолжая реплицироваться. Перенос всей хромосомы может длиться до 100 мин. Переносимая ДНК взаимодействует с ДНК реципиента — происходит гомологичная рекомбинация. Прерывая процесс конъюгации бактерий, можно определять последовательность расположения генов в хромосоме. Иногда F-фактор может при выходе из хромосомы захватывать небольшую ее часть, образуя так называемый замещенный фактор —F'. При конъюгации происходит только частичный перенос генетического материала, поэтому ее не следует отождествлять полностью с половым процессом у других организмов. Трансдукция— передача ДНК от бактерии-донора к бактерии-реципиенту при участии бактериофага. Различают неспецифическую (общую) трансдукцию, при которой возможен перенос любого фрагмента ДНК донора, и специфическую — перенос определенного фрагмента ДНК донора только в определенные участки ДНК реципиента. Неспецифическая трансдукция обусловлена включением ДНК донора в головку фага дополнительно к геному фага или вместо генома фага (дефектные фаги). Специфическая трансдукция обусловлена замещением некоторых генов фага генами хромосомы клетки-донора. Фаговая ДНК, несущая фрагменты хромосомы клетки-донора, включается в строго определенные участки хромосомы клетки-реципиента. Таким образом, привносятся новые гены и ДНК фага в виде профага репродуцируется вместе с хромосомой, т.е. этот процесс сопровождается лизоге-нией. Если фрагмент ДНК, переносимый фагом, не вступает в рекомбинацию с хромосомой реципиента и не реплицируется, но с него считывается информация о синтезе соответствующего продукта, такая трансдукция называется абортивной. Трансформация заключается в том, что ДНК, выделенная из бактерий в свободной растворимой форме, передается бактерии-реципиенту. При трансформации рекомбинация происходит, если ДНК бактерий родственны друг другу. В этом случае возможен обмен гомологичных участков собственной и проникшей извне ДНК. Впервые явление трансформации описал Ф. Гриффите (1928). Он вводил мышам живой невирулентный бескапсульныйR-штамм пневмококка и одновременно убитый вирулентный капсульныйS-штамм пневмококка. Из крови погибших мышей был выделен вирулентный пневмококк, имеющий капсулу убитогоS-штамма пневмококка. Таким образом, убитыйS-штамм пневмококка передал наследственную способность капсулообразованияR-штамму пневмококка. О. Эвери, К. Мак-Леод и М. Мак-Карти (1944) доказали, что трансформирующим агентом в этом случае является ДНК. Путем трансформации могут быть перенесены различные признаки: капсулообразование, устойчивость к антибиотикам, синтез ферментов. Изучение бактериальной трансформации позволило установить роль ДНК как материального субстрата наследственности. При изучении генетической трансформации у бактерий были разработаны методы экстракции и очистки ДНК, биохимические и биофизические методы ее анализа. 20) Механизмы формирования и пути преодоления лекарственной устойчивости возбудителей инфекционных заболеваний. Антибиотикорезистентность — это устойчивость микробов к антимикробным химиопрепаратам. Бактерии следует считать резистентными, если они не обезвреживаются такими концентрациями препарата, которые реально создаются в макроорганизме. Резистентность может быть природной и приобретенной. 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 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 резистентные 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); • переноса трансмиссивных плазмид резистентности (R- плазмид). Плазмиды резистентности (трансмиссивные) обычно кодируют перекрестную устойчивость к нескольким семействам антибиотиков. Впервые такая множественная резистентность была описана 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; • переноса транспозонов, несущих r-гены (или мигрирующих генетических последовательностей). Транспозоны могут мигрировать с хромосомы на плазмиду и обратно, а также с плазмиды на другую плазмиду. Таким образом гены резистентности могут передаваться далее дочерним клеткам или при рекомбинации другим бактериям-реципиентам. 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 лекарственной 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. Для борьбы с инактивирующим действием бета-лактамаз используют вещества — ингибиторы (например, клавулановую кислоту, сульбактам, тазобактам). Эти вещества содержат в своем составе бета-лактамное кольцо и способны связываться с бета-лактамазами, предотвращая их разрушительное действие на бета-лактамы. При этом собственная антибактериальная активность таких ингибиторов низкая. Клавулановая кислота ингибирует большинство известныхбета-лактамаз. Ее комбинируют с пеницил-линами: амоксициллином, тикарциллином, пиперациллином. Предупредить развитие антибиотикорезистентности у бактерий практически невозможно, но необходимо использовать антимикробные препараты таким образом, чтобы не способствовать развитию и распространению устойчивости (в частности, применять антибиотики строго по показаниям, избегать их использования с профилактической целью, через 10—15 дней ан-тибиотикотерапии менять препарат, по возможности использовать препараты узкого спектра действия, ограниченно применять антибиотики в ветеринарии и не использовать их как фактор роста). 21) Микробиота ЖКТ человека. Микробиота полости рта и этапы ее формирования. Пищевод – в норме не содержит микроорганизмов. В желудке – среда обитаняи – крайне неприятная – лактобактерии, дрожжи, единично стафилакокки и стрептококки. Кишечника – концентрация микроорганизмов, их видовой состав и соотношение меняется в зависимости от отдела кишечника. У здоровых людей в 12перстной кишке количество бактерий не более 10 в 4 – 10 в 5й колониобразующих единиц(ко.е) на мл. Видовой состав – лактобактерии, бифидобактерии, бактероиды, энетрококки, дрожжеподобные грибы и др. С приемом пищи количество бактерий может значительно увеличиваться, но в короткий срок, возвращается к исходному уровню. В верхних отделах тонкой кишки – количество микроорганизмов – 10 в 4 -10 в 5 колониообразующих единиц на мл, в подвздошной кишке до 10 в 8й степени. Микрофолора полости рта представлена многочисленными видами аэробных и анаэробных микроорганизмов, тк имеется щелочная реакция слюны, наличие пищевых остатков, благоприятная для размножения температура. Сразу после рождения ребенка в его ротовой полости формируется аэробная флора- кокки, палочки; с прорезванием зубов появляются анаэробные бактерии в том числе вибрионы, спириллы, спирохеты и кластридии. В полости рта происходит непрерывное загрязнение микробами и самоочищение под влиянием лизоцима, ингибина и др факторов, вследствие чего формируется постоянная микрофлора (стафилококки, стрептококки, грибы кандида, лактобактерии, нейссерии, спирохет, вбрионы, анаэробы- вейлонеллы, бактероиды, пептострептококки,. Иногда в слюне выделяют простейших , аспергиллы, дрожжи и тд.) Пищевод- свободен у микроорганизмов или их очень мало. Тонкий кишечник- содержатся лактобактерии, энтерококки, бифидумбактерии, E.coli и др. Размножению бактерий препятствуют бактериостатическое действие желчи, секретов слизистой оболочки и секреторные IgAs. Микрофлора толстого кишечника- основная масса это строгие анаэробы, кот. не образуют спор: грамположительные бактерии рода бифидобактериуми грамотрицательные бактерии семейства Bacteridacea. Вторая группа- факультативные анаэробы ( грамотрицательные E.coli и грамположительные энтерококкии молочнокислые палочки роба lactobacillus ( спор не образуют). Третья группа- staphylococcus, proteus, candida, clostridium, pseudomonas. Четвертая группа- salmonella, shigella, enterobacter и др) 22) Микробиота кожи и слизистых оболочек дыхательных путей человека. Микрофлора кожи – эпидермальный и сапрофитический стафилакокки., дрожже подобные грибы, дифтероиды, микрококки. Микрофлора верхних дыхательных путей – стрептококки, дифтероиды, нейссерии, стафилакокки. Дыхательные пути- микрофлора Представлена стрептококками, дифтероидами, моракселлам, псевдомонадами. Основная масса микрофлоры рото- и носоглотки приходится на долю зеленящего стрептококка, также нейссерии, коринебактерии (дифтероиды) и стафилококки. На состав микрофлоры оказывают влияние бактерицидные вещества слюны (лизоцим, ингибин) фагоцитарная активность лейкоцитов, адсорбционные свойства слизи и ресничек эпителиальных клеток. Слизистая оболочка гортани, трахеи, бронхов и альвеолы здорового человека не содержат микрорганизмов. Кожа- микрофлора представлена staphylococcus epidermidis, S. saprophyticus и грибы рода candida, дифтероиды и микрококки. На кожных покровах условия для размножения бактерий не благоприятны, тк на них губительно действуют высыхание, десквамация эпителия, образующиеся перекиси, кислая pH. 23) Положительная и отрицательная роль микробиоты полости рта. Полость рта – стафилакокки, стрептококки, дрожже подобные грибы, лакто бактерии, бактероиды, нейссерии, спирохеты и др. Нормальная микрофлора организма начинает формироваться при рождении ребенка. В полости рта новорожденного она представлена лактобациллами, негемолитическими стрептококками и непатогенными стафилококками. В течение 6—7 дней эти микроорганизмы сменяются микробами, характерными для взрослого человека. В полости рта может быть до 100 видов микроорганизмов, по другим данным — до 300. Главными ее обитателями у взрослого человека являются бактерии преимущественно анаэробного типа дыхания (3/4 всех микробных видов), остальные виды представлены факультативными анаэробами. В ротовой полости самую большую группу бактерий составляют кокки. Положительная роль микрофлоры полости рта: а) иммуномодулирующая б) витаминообразующая в) участие в переваривании пищи г) антагонистическая Данная микробиота представляет собой первый барьер, препятствующий проникновению болезнетворных микроорганизмов, попадающих в полость рта из внешней среды, дальше в ЖКТ. Отрицательная роль: Большое кол-во стрептококков приводит к ангинам,а мангины дают осложнениря,такие как ревматоидный артрит и миокардит. Превышение кол-ва стрептококков приводит к кариесу( Streptococcus mutans) Отрицательное влияние микрофлоры полости рта: а) продукция органических кислот б) накопление адъювантов и иммуносупрессивных агентов в) возбудители эндогенной инфекции. В норме эти микроорганизмы неприятностей не вызывают, а при ослабление иммунной системы, например стафилакок – может вызвать гнойную инфекцию. Кишечная палочка – в кишечнике, а если окажется в мочевом пузыре – цистит, а если попадет в рану – гнойная инфекция. г) кариесогенность д) Под влиянием микрофлоры может увеличиваться выделение гистамина – аллергические состояния е) Нормофлора – хранилище и источник плазмид антибиотикорезистентности. 24) Особенности биологии вирусов. Принципы классификации вирусов. В основу классификации вирусов положены следующие категории: • тип нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), ее структура, количество нитей (одна или две), особенности воспроизводства вирусного генома; • размер и морфология вирионов, количество капсомеров и тип симметрии; • наличие суперкапсида; • чувствительность к эфиру и дезоксихолату; • место размножения в клетке; • антигенные свойства и пр. Вирусы имеют уникальный геном, так как содержат либо ДНК, либо РНК. Поэтому различают ДНК- содержащие и РНК- содержащие вирусы. Они обычно гаплоидны, т.е. имеют один набор генов. Геном вирусов представлен различными видами нуклеиновых кислот: двунитчатыми, однонитчатыми, линейными, кольцевыми, фрагментированными. Среди РНК- содержащих вирусов различают вирусы с положительным (плюс-нить РНК) геномом. Плюс-нить РНК этих вирусов выполняет наследственную функцию и функцию информационной РНК (иРНК). Имеются также РНК-содержащие вирусы с отрицатель- ным (минус-нить РНК) геномом. Минус-нить РНК этих вирусов выполняет только наследственную функцию. Вирусы — мельчайшие микробы, не имеющие клеточного строения, белоксинтезирующей системы, содержащие только ДНК или РНК. Относятся к царству Vira. Являясь облигатными внутриклеточными паразитами, вирусы размножаются в цитоплазме или ядре клетки. Они — автономные генетические структуры. Отличаются особым — разобщенным (дисъюнктивным) способом размножения (репродукции): в клетке отдельно синтезируются нуклеиновые кислоты вирусов и их белки, затем происходит их сборка в вирусные частицы. Сформированная вирусная частица называется вирионом. |