Мікроба екз. 1. Медична мікробіологія та предмет її вивчення

• Название: 1. Медична мікробіологія та предмет її вивчення
• Дата: 02.01.2022
• Размер: 0.66 Mb.
• Имя файла: Мікроба екз.docx
• Тип: Документы; #322965
• страница: 20 из 60

42. Мутації та їх різновидності. Мутагени фізичні, хімічні та біологічні

Спадкова мінливість може бути комбінативною і мутаційною.

Мутації – стійкі спадкові зміни (морфологічні, культуральні, біохімічні) властивостей мікроорганізму, не пов’язані з рекомбінаційним процесом.

Мутації: нуклеоїдні (спадкові зміни відбуваються в нуклеоїді) і цитоплазматичні (виникають у ДНК цитоплазми); великі (випадання великої ділянки гена) і малі.

Біологічні мутагени: бактерії, а також гельмінти, актиноміцети, рослинні екстракти, живі вакцини, продукти окислення ліпідів.Мутагенну активність вірусів відкрито генетиком Шапіро

Фізичними мутагенами називаються будь-які фізичні дії на живі організми, які виявляють або прямий вплив на ДНК або вірусну РНК, або опосередкований вплив через системи реплікації, репарації, рекомбінації

Пр: іонізуюче випромінювання, радіоактивний розпад, ультрафіолетове випромінювання, альфа-і бета- випромінювання радіоактивних речовин і нейтронне випромінювання.

Хімічні мутагени: різні алкілуючі з'єднання, деякі антибіотики, деякі харчові добавки, лікарські препарати, продукти переробки нафти й органічні розчинники.

43-44. Лікарська стійкість бактерій та її генетичні механізми. R-плазміди. Роль антибіотикорезистентних бактерій в клінічній практиці.

Спадкова (генотипова) мінливість у бактерій настає в результаті зміни генетичних структур. Закон гомологічних рядів спадкової мінливості сформулював видатний російський генетик і селекціонер М.І. Вавилов. За цим законом, генетично близькі види і роди характеризуються подібними рядами спадкової мінливості з такою правильністю, що,

вивчивши ряд форм у межах одного виду або роду, можна передбачити наявність форм із подібним поєднанням ознак у межах близьких видів або родів. Генетичною основою цього закону є те, що ступінь історичної спорідненості організмів прямо пропорційний кількості їхніх спільних генів. Спадкова мінливість може бути комбінативною і мутаційною. Комбінативна мінливість пов'язана із виникненням різних комбінацій алельних генів (рекомбінацій). Трнсформація – передача генетичного матеріалу від донора реципієнту за допомогою ізольованої ДНК Трансдукція – перенесення бактеріофагом генетичного матеріалу від бактерії-донора до бактерії- реципієнта. Трансдукція: неспецифічна (можливе перенесення будь-якого маркера або кількох маркерів) і абортивна (внесений фагом фрагмент нуклеоїду не включається в нуклеоїд реципієнта) Конюгація – передача генетичного матеріалу від однієї клітини іншії безпосереднім контактом (редукований статевий процес) Плазміди - позахромосомні мобільні генетичні структури бактерій, що представляють собою замкнуті кільця двонитковоїй ДНК. За розмірами складають 0,1-5% ДНК хромосоми. Плазміди здатні автономно копіюватися (реплицироваться) і існувати в цитоплазмі клітини, тому в клітині може бути кілька копій плазмід. Плазміди можуть включатися (інтегріровать) в хромосому і реплицироваться разом з нею. Розрізняють трансмісивні і нетрансміссівние плазміди. Трансміссів¬ние (кон'югатівних) плазміди можуть передаватися з однієї бактерії в іншу Серед фенотипічних ознаки,що передаються:1) стійкість до антибіотиків; 2) утворення коліціни; 3) продукція факторів патогенності; 4) здатність до синтезу антибіотичних речовин; 5) розщеплення складних органічних ве¬ществ; 6) утворення ферментів рестрикції і модифікації.

Термін «плазміди» вперше введений американським вченим Дж. Ледербергом (1952) для позначення статевого фактора бактерій. Плазміди несуть гени, які не обов'язкові для клітини-хозяіна, надають бактеріям додаткові властивості, які в певних умовах навколишнього середовища забезпечують їх переваги в порівнянні з бесплазміднимі бактеріямі. Деякі плазміди перебувають під суворим контролем. Це означає, що їх реплікація пов'язана з реплікацією хромосоми так, що в кожній бактеріальної клітці прісутня одна або, принаймні, кілька копій плазмід. Для характеристики плазмідних репліки-нів їх прийнято розбивати на групи. Несумісність плазмид пов'язана з не-здатністю двох плазмід стабільно сохраняться в одній і тій же бактеріальної клітці. Несумісність властива тим Плазміда, які володіють високим схожістю репліконов, підтримання яких у клітці регулі¬руется одним і тим же механізмом. Деякі плазміди можуть оборотно вбудовуватися в бактеріальну хромосому і функціонувати у вигляді єдиного реплікону. Такі плазміди називаються інтегративними або Епісоми. У бактерій різних видів виявлені R-плазміди, несуть гени, відповідальні за множинну стійкість до лікарських препаратів - антибіотиків, сульфаніламідів та ін., F-плазміди, або статевий фактор бактерій, що визначає їх здатність до кон'югації і утворення статевих пілей, Ent- плазміди, що детермінують продукцію ентеротоксину.

45.Первинна та набута резист бактерій до антимікробних препаратів.Шляхи подолання лікарської стійкостіАнтибиотикорезистентність - це стійкість мікробів до антимікробних хіміопрепаратів. Бактерії слід вважати резистентними, якщо вони не знешкоджуються такими концентраціями препарату, які реально створюються в макроорганізмі. Резистентність може бути природною і набутою. Природна стійкість: деякі види мікробів природно стійкі до певних сімейств антібіотиків або в результаті відсутності відповідної мішені, або в результаті бактеріальної непроникності для даного препарату. Набута стійкість: Придбання резистентності - це біологічна закономірність, пов'язана з адаптацією мікроорганізмів до умов зовнішнього середовища. Вона, хоча й різною мірою, справедлива для всіх бактерій і всіх антібіотіков. До хіміопрепаратів адаптуються не тільки бактерії, але і решта мікроби - від еукаріотичних форм (найпростіші, гриби) до вірусів. Проблема формування та розповсюдження лікарської резисти- тности мікробів особливо значима для внутрішньолікарняних інфекцій, що викликаються так званими «госпітальними штамами», у яких, як правило, спостерігається множинна стійкість до антибіотиків (полірезистентність).

Генетичні основи придбаної резістентності. Стійкість до антибіотиків визначається і підтримується генами резистентності (r-генами) і умовами, що сприяють їх поширенню в мікробних популяціях. Придбана лікарська стійкість може виникати і поширюватися в популяціі бактерій в результаті: 1) мутацій в хромосомі бактеріальної клітини з подальшою селекцією (т. Е. Відбором) мутантов, особливо легко селекція відбувається в присутності антибіотиків, тому що в цих умовах мутанти отримують перевагу перед іншими клітинами популяції, котрі чутливі до препарату. Мутації виникають незалежно від застосування антібіотіка, тобто сам препарат не впливає на часстоту мутацій і не є їх причиною, але служить фактором відбору. Далі резистентні клітини дають потомство і можуть передаватися в організм наступного господаря (людини або тварини), формуючи і поширюючи ре¬зістентние штами. Мутації можуть бути: 1) поодинокі (якщо мутація відбулася в одній клітці, в результаті чого в ній синтезуються змінені білки) і 2) множинні (серія мутацій, в результаті чого змінюється не один, а цілий набір білків, наприклад пені- ціллінсвязивающіх білків у пеніцилін-резистентного пневмокока); 2) перенесення трансмісивних плазмід резістентності (R-плазмід). Плазміди резістентності (трансмісивні) зазвичай кодують перехресну стійкість до кількох родин антибіотиків. Вперше така множинна резистентність була опіса¬на японськими дослідниками щодо кишкових бактерій. Зараз показано, що вона зустрічається і в інших груп бактерій. Деякі плазміди можуть передаватися між бактеріями різних видів, тому один і той же ген резистентності можна зустріти у бактерій, таксономически далеких один від одного. Наприклад, бета-лактамаза, кодована плазмидой ТИМ-1, широко поширена у грамнегативних бактерій і зустрічається у кишкової палички та інших кишкових бак-терій, а також у гонококів, резистентного до пеніциліну, і гемофільної палички, резіс¬тентной до ампіциліну; 3) перенесення транспозонов, несучих r-гени (або мігруючих генетичних последовательностей). Транспозони можуть мігрувати з хромосоми на плазмиду і назад, а також з плазміди на іншу плазмиду. Таким чином гени резистентності можуть передаватися далі дочірнім клітинам або при рекомбінації іншим бактеріям-реципієнтам. Реалізація придбаної стійкості. Зміни в геномі бактерій призводять до того, що змінюються і деякі властивості бактеріальної клітини, в результаті чого вона стає стійкою до антибактеріальних препаратів. Зазвичай антимікробний ефект препарату здійснюється таким чином: агент повинен

зв'язатися з бактерією і пройти крізь її оболонку, потім він повинен бути доставлений до місця дії, після чого препарат взаємодіє з внутрішньоклітинними мішенями. Реалізація придбаної ле-карственной стійкості можлива на кожному з наступних етапів: 1) Модифікація мішені. Фермент-мішень може бути так змінений, що його функції не порушуються, але здатність зв'язуватися з хіміопрепаратом (аффинность) різко сніжается або може бути включений

«обхідний шлях» метаболізму, в клітці активується інший фермент, який не схильний дейс ¬твію даного препарату.

2. 
   «Недоступність» мішені за рахунок сніженія проникності клітинної стінки і клеточних мембран або «еффлюко- механізму, коли клітина як би« виштовхує »з себе антибіотик. 3. Інактивація препарату бактеріальними ферментами. Деякі бактерії здатні продукувати особливі ферменти, які де¬лают препарати неактивними (наприклад, бета-лактамази, аміноглікозид-модифікуючі ферменти, хлорамфеніколацетілтрансфераза). Бета-лактамази - це ферменти, разруша¬ющіе бета-лактамні кільце з утворенням неактивних сполук. Гени, що кодують ці ферменти, широко поширені серед бактерій і можуть бути як у складі хромосо¬ми, так і в складі плазміди.Для боротьби з інактивується дією бета-лактамаз використовують речовини - ін¬гібітори (наприклад, клавуланову кісло¬ту, сульбактам, тазобактам). Ці речовини містять у своєму складі бета-лактамні кільце і здатні зв'язуватися з бета- лактамазами, запобігаючи їх разрушітель¬ное дію на бета-лактами. При цьому власна антибактеріальна активність таких інгібіторів низька. Клавуланова кислота пригнічує більшість ізвестнихбета-лактамаз. Її комбінують з пеніціл- лінамі: амоксициллином, Тикарцилін, Піперацилін. Попередити розвиток антибіотикорезистентності у бактерій практично не¬возможно, але необхідно використовувати антимікробні препарати таким чином, щоб не сприяти розвитку і рас-ширенню стійкості (зокрема, застосовувати антибіотики строго по показа¬ніям, уникати їх використання з профі¬лактіческой метою, через 10 -15 днів ан-тібіотікотерапіі міняти препарат, за воз¬можності використовувати препарати вузького спектра дії, обмежено застосовувати антибіотики в ветеринарії і не іспользо¬вать їх як фактор росту).
   
   46. Роль мутацій, рекомбінацій у виникненні атипових і лікарсько-стійких форм бактерій.

Мутації – зміни в первинній структурі ДНК клітини, які супроводжуються стійкою стрибкоподібною зміною певної біологічної ознаки і стабільно успадковуються наступними поколіннями

Генетичні рекомбінації – зміни в генотипі бактерій, які зумовлені передачею фрагменту геному однієї клітини (донор) до іншої (реципієнт), і супроводжуються появою нових ознак у рекомбінанта

Еволюційні зміни ознак, що детермінуються одним геном, можуть виникнути в результаті поєднання мутаційного процесу і рекомбінації. Це поєднання грає найбільшу роль в еволюції бактерій а ткож у виникненні лікарсько-стійких форм бактерій.

Ці процеси сліпі відносно адаптивної цінності рекомбінантів, що утворюються. Він механічно створює як непридатні, так і корисні в адаптивному сенсі типи.

Існує два типи лікарської стійкості бактерій : природна, або природна, і придбана.

Природна лікарська стійкість є видовою ознакою. Вона властива усім представникам цього виду і не залежить від первинного контакту (контактів) з цим антибіотиком, в її основі немає ніяких специфічних механізмів. Набута лікарська резистентність виникає у окремих представників цього виду бактерій тільки в результаті зміни її генома. Можливі два варіанти генетичних змін. Один з них пов'язаний з мутаціями в тих або інших генах бактерійної хромосоми, внаслідок яких продукт гена, що атакується, перестає бути мішенню для цього антибіотика. Це відбувається або внаслідок зміни структури білку, або тому, що він стає недоступним для антибіотика.

У іншому випадку бактерії стають стійкими до антибіотика або навіть відразу до декількох антибіотиків завдяки придбанню додаткових генів, носіями яких є R -плазмиды. Вирішальну роль в поширенні лікарської стійкості, у тому числі множинною, грають R -плазмиды завдяки здатності їх до самопереносу.

Експериментально було доведено, що мутації викликаються дією чинника середовища (наприклад, антибіотика), до якого вони дозволяють адаптуватися. Для перевірки цієї гіпотези був розроблений флуктуаційний тест і метод реплік. Флуктуаційний тест полягає в тому, що невеликі порції початкової культури бактерій розсіюють в пробірки з рідким середовищем, а після декількох циклів ділень додають в пробірки антибіотик. Потім (без наступних ділень) на чашки Петрі з твердим середовищем висівають стійких до антибіотика бактерій, що вижили. Тест показав. що число стійких колоній з різних пробірок дуже мінливо - в більшості випадків воно невелике (чи нульове), а в деяких випадках дуже високе. Це означає, що мутації, що викликали стійкість до антибіотика, виникали у випадкові моменти часу як до, так і після його дії.

Метод реплік полягає в тому, що з початкової чашки Петрі, де на твердому середовищі ростуть колонії бактерій, робиться відбиток на ворсисту тканину, а потім з тканини бактерії переносяться на декілька інших чашок, де малюнок їх розташування виявляється тим же, що на початковій чашці. Після дії антибіотиком на усіх чашках виживають колонії, розташовані в одних і тих же точках. Висіваючи такі колонії на нові чашки, можна показати, що усі бактерії усередині колонії мають стійкість.