1) Основные различия в ультраструктуре клеток прокариотических и эукариотических микроорганизмов.
Прокариоты отличаются от эукариот по ряду основных признаков.
1.Отсутствие истинного дифференцированного ядра (ядерной мембраны).
2.Отсутствие развитой эндоплазматической сети, аппарата Гольджи.
3.Отсутствие митохондрий, хлоропластов, лизосом.
4.Неспособность к эндоцитозу (захвату частиц пищи).
5.Клеточное деление не связано с циклическими изменениями строения клетки.
6. Значительно меньшие размеры (как правило). Большая часть бактерий имеет размеры 0,5- 0,8 микрометров (мкм) х 2- 3 мкм.
2)Основные формы бактерий; структура клетки, определяющая её форму.
По форме выделяют следующие основные группы микроорганизмов.
1.Шаровидные или кокки 2.Палочковидные. 3.Извитые. 4.Нитевидные.
Кокковидные бактерии (кокки) по характеру взаиморасположения после деления подразделяются на ряд вариантов
1.Микрококки. Клетки расположены в одиночку. Входят в состав нормальной микрофлоры, находятся во внешней среде.
2.Диплококки. Деление этих микроорганизмов происходит в одной плоскости, образуются пары клеток.
3.Стрептококки. Деление осуществляется в одной плоскости, размножающиеся клетки
сохраняют связь (не расходятся), образуя цепочки.
4.Тетракокки. Деление в двух взаимоперпендикулярных плоскостях с образованием тетрад
5.Сарцины. Деление в трех взаимоперпендикулярных плоскостях, образуя тюки (пакеты)
из 8, 16 и большего количества клеток
6.Стафилококки (от лат.- гроздь винограда). Делятся беспорядочно в различных
плоскостях, образуя скопления, напоминающие грозди винограда.
Палочковидные формы микроорганизмов
1.Бактерии- палочки, не образующие спор
2.Бациллы- аэробные спорообразующие микробы
3.Клостридии- анаэробные спорообразующие микробы
Извитые формы микроорганизмов.
1.Вибрионы и кампилобактерии- имеют один изгиб, могут быть в форме запятой, короткого завитка
2.Спириллы- имеют 2- 3 завитка.
3Спирохеты- имеют различное число завитков, аксостиль- совокупность фибрилл, специфический для различных представителей характер движения и особенности строения (особенно концевых участков)
Клеточная стенка- присуща большинству бактерий (кроме микоплазм, ахолеплазм и некоторых других не имеющих истинной клеточной стенки микроорганизмов). Она обладает рядом функций, прежде всего обеспечивает механическую защиту и постоянную форму клеток, с ее наличием в значительной степени связаны антигенные свойства бактерий. В составе - два основных слоя, из которых наружный- более пластичный, внутренний- ригидный.
3) Обязательные и необязательные структуры бактериальной клетки.
Обязательными органоидами являются: ядерный аппарат, цитоплазма, цитоплазматическая мембрана.
Необязательными (второстепенными) структурными элементами являются: клеточная стенка, капсула, споры, пили, жгутики.
4) Особенности строения клеточной стенки грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов. Метод ее изучения в микробиологической практике.
От структуры и химического состава клеточной стенки бактерий зависит важный для систематики признак бактерий- отношение к окраске по Граму. В соответствии с ним выделяют две большие группы- грамположительные (“грам+”) и грамотрицательные (“грам - “) бактерии. Стенка грамположительных бактерий после окраски по Граму сохраняет комплекс йода с генциановым фиолетовым (окрашены в сине- фиолетовый цвет), грамотрицательные бактерии теряют этот комплекс и соответствующий цвет после обработки и окрашены в розовый цвет за счет докрашивания фуксином.
Особенности клеточной стенки грамположительных бактерий.
Мощная, толстая, несложно организованная клеточная стенка, в составе которой преобладают пептидогликан и тейхоевые кислоты, нет липополисахаридов (ЛПС), часто нет диаминопимелиновой кислоты.
Особенности клеточной стенки грамотрицательных бактерий.
Клеточная стенка значительно тоньше, чем у грамположительных бактерий, содержит ЛПС, липопротеины, фосфолипиды, диаминопимелиновую кислоту. Устроена более сложно- имеется внешняя мембрана, поэтому клеточная стенка трехслойная.
5) Субклеточные формы бактерий (протопласты, сферопласты, L-формы): их особенности, факторы образования
При обработке грамположительных бактерий ферментами, разрушающими пептидогликан, возникают полностью лишенные клеточной стенки структуры- протопласты. Обработка грамотрицательных бактерий лизоцимом разрушает только слой пептидогликана, не разрушая полностью внешней мембраны; такие структуры называют сферопластами. Протопласты и сферопласты имеют сферическую форму (это свойство связано с осмотическим давлением и характерно для всех безклеточных форм бактерий).
6) Значение L-трансформации бактерий в патогенезе инфекционных заболеваний; особенности диагностики и лечения инфекционных заболеваний, вызванных L-формами.
Под действием ряда факторов, неблагоприятно действующих на бактериальную клетку (антибиотики, ферменты, антитела и др.), происходит L- трансформация бактерий, приводящая к постоянной или временной утрате клеточной стенки. L- трансформация является не только формой изменчивости, но и приспособления бактерий к неблагоприятным условиям существования. В результате изменения антигенных свойств (утрата О- и К- антигенов), снижения вирулентности и других факторов L- формы приобретают способность длительно находиться (персистировать) в организме хозяина, поддерживая вяло текущий инфекционный процесс. Утрата клеточной стенки делает L- формы нечувствительными к антибиотикам, антителам и различным химиопрепаратам, точкой приложения которых является бактериальная клеточная стенка. Нестабильные L- формы способны реверсировать в классические (исходные) формы бактерий, имеющие клеточную стенку. Имеются также стабильные L- формы бактерий, отсутствие клеточной стенки и неспособность реверстровать которых в классические формы бактерий закреплены генетически. Они по ряду признаков очень напоминают микоплазмы и другие молликуты- бактерии, у которых клеточная стенка отсутствует как таксономический признак. Микроорганизмы, относящиеся к микоплазмам- самые мелкие прокариоты, не имеют клеточной стенки и как все бактериальные бесстеночные структуры имеют сферическую форму.
7) Капсулы, споры, жгутики, зерна волютина: химический состав, функции, методы изучения.
Для идентификации и дифференциации бактерий изучают не только морфологию, но и отдельные структурные элементы: капсула, спора, зёрна волютина, жгутики.
Споры – это специфическая форма существования спорообразующих бактерий. В основном это грамположительные бактерии палочковидной формы – бациллы или клостридии. В такой форме они длительно сохраняются в окружающей среде. При использовании окраски по методу Грама споры не окрашиваются и остаются бесцветными. Для их окраски используют агрессивные методы воздействия, приводящие к повышению проницаемости оболочки спор. С трудом воспринимая краску, споры противостоят и обратному процессу – обесцвечиванию. На этом основаны методы их окраски (по Ожешки, Тружильо).
Капсула – слизистое образование различного химического состава на поверхности клеточной стенки. Капсулы состоят в основном из водной фазы и полимеров полисахаридной (пневмококки) или полипептидной (бациллы сибирской язвы) природы. Капсула бактерий определяет их антифагоцитарную активность и является фактором вирулентности.
При окраске по методу Грама капсулы не видны ввиду низкого сродства к красителям. В связи с этим наличие капсул у бактерий определяют специальными, негативными методами. Капсулы становятся видимыми благодаря пространству, которое они занимают (по Гинсу, Зырянову).
Таксономическое значение для коринебактерий дифтерии имеет наличие внутриклеточных включений, например зёрен волютина. Зёрна волютина обладают метахромазией, т.е. свойством приобретать окраску не соответствующую цвету красителя. Например, метиленовой синькой они окрашиваются в красноватый или фиолетовый цвет. Специальным методом их окраски является метод Нейссера.
Некоторые виды бактерий имеют органеллы движения – жгутики. Жгутики состоят из белка – флагеллина, который по своей структуре относится к сократительным белкам типа миозина. В зависимости от количества и местоположения жгутиков бактерии подразделяются на монотрихи, лофотрихи, амфитрихи, перитрихи.
Не смотря на большую длину жгутиков до 5-10(20) мкм, они не могут быть обнаружены при помощи светового микроскопа в связи с ничтожно малым поперечным размером – 12-18 нм. Поэтому для их обнаружения необходимо использовать специальные методы окраски, позволяющие увеличить их размеры до величины разрешающей способности светового микроскопа (например, метод Лейфсона). О наличии жгутиков можно судить по наличию и характеру движения в нативных препаратах – «раздавленная» или «висячая» капля. Для микроскопии таких препаратов используют специальные методы микроскопии – тёмнопольную и фазово-констрастную микроскопии. Косвенным методом определения подвижности факультативно-анаэробных микроорганизмов является характер роста при посеве культуры в столбик полужидного агара. Если рост строго по уколу – культура не подвижна, если рост диффузный – культура подвижна
8) Основные методы изучения морфологии и структуры бактерий. Простые и сложные методы окраски: их особенности, назначение, примеры
микроскопический метод: световая, фазово-контрастная, флуоресцентная, электронная;
культуральный метод (бактериологический, вирусологический);
биологический метод (заражение лабораторных животных);
молекулярно-генетический метод (ПЦР - полимеразная цепная реакция)
серологический метод - выявления антигенов микроорганизмов или антител к ним;
Для световой микроскопии биологические объекты обычно окрашивают с целью выявления тех или иных их свойств. При этом ткани должны быть фиксированы, т.к. окраска выявляет определенные структуры только убитых клеток. В живой клетке краситель обособляется в цитоплазме в виде вакуоли и не прокрашивает ее структуры.
Специальные методы окраски бактерий
Наибольшее распространение нашли методы окраски Грама и Циля-Нильсена
По Граму: 1.карболовый генциан виолет 2 мин. 2.Промыть водой. 3.Люголь 1 мин. 4.промыть водой. 5.Спирт 30 сек. 6.вода. 7. водный фуксин 2 мин. 8.вода.
По Цилю: карболовый фуксин до появления паров. 2.Дать остыть. 3.Обесцветить 1% серной кислотой 30 сек. 4.вода 5.Метиленовая синька 5 мин. 6.вода
Дифференцирующие методы окрашивания обычно применяют для окрашивания различных морфологических структур. Для окраски капсул бактерий применяют методы Хисса, Лёйфсона и Антони; последний метод наиболее прост и включает окраску кристаллическим фиолетовым с последующей обработкой 20% водным раствором CuS04.Для окраски жгутиков бактерий предложены методы Лёффлера, Бёйли, Грея и др. Для этих методов характерны первоначальное протравливание препарата и последующая окраска (чаще карболовый фуксин Циля). Окраску спор бактерий проводят после предварительной обработки их стенок. Наиболее прост метод Пешкова, включающий кипячение мазка с синькой Лёффлера на предметном стекле с последующей докраской нейтральным красным. Споры окрашиваются в синий цвет, вегетативные клетки — в розовый.
9) Микроскопический метод диагностики инфекционных заболеваний: суть, достоинства и недостатки. Приведите примеры.
Микроскопический метод позволяет обнаружить возбудителя непосредственно в материале, взятом у больного. Этот метод имеет решающее значение при диагностике гонореи, туберкулеза, заболеваний, вызываемых простейшими: малярии, лейшманиозов, балантидиаза, амебиаза. Возможности микроскопического метода при этих инфекциях обусловлены значительными морфологическими различиями возбудителей данных заболеваний. Особенности морфологии возбудителей играют основную роль в постановке диагноза. Однако микроскопический метод не позволяет поставить диагноз при таких инфекциях, как, например, брюшной тиф и паратифы, дизентерия, потому что различить их возбудителей по морфологическим признакам невозможно (все они грамотрицательные палочки). Для того чтобы различить сходные между собой по морфологии микроорганизмы, их надо получить в чистой культуре и идентифицировать, что можно сделать с помощью микробиологического (бактериологического) метода исследования.
Микробиологический метод заключается в посеве исследуемого материала на питательные среды, выделении чистой культуры возбудителя и его идентификации. Определение вида и типа возбудителя производят по ряду признаков: морфологии, способности окрашиваться различными красителями (тинкториальные свойства), характеру роста на искусственных питательных средах (культуральные свойства), ферментации углеводов и белков (биохимические свойства). Окончательную принадлежность выделенной культуры к определенному виду (типу) микроорганизмов устанавливают после изучения антигенной структуры, используя различные иммунологические реакции (агглютинации, преципитации, нейтрализации и др.).
10) Особенности метаболизма бактерий: интенсивность обмена веществ, разнообразие типов метаболизма, метаболистическая пластичность.
Особенности метаболизма у бактерий:
1) многообразие используемых субстратов;
2) интенсивность процессов метаболизма;
3) направленность всех процессов метаболизма на обеспечение процессов размножения;
4) преобладание процессов распада над процессами синтеза;
5) наличие экзо- и эндоферментов метаболизма.
В процессе метаболизма выделяют два вида обмена:
1) пластический (конструктивный):
а) анаболизм (с затратами энергии);
б) катаболизм (с выделением энергии);
2) энергетический обмен (протекает в дыхательных мезосомах):
а) дыхание;
б) брожение.
В зависимости от акцептора протонов и электронов среди бактерий различают аэробы, факультативные анаэробы и облигатные анаэробы. Для аэробов акцептором является кислород. Факультативные анаэробы в кислородных условиях используют процесс дыхания, в бескислородных - брожение. Для облигатных анаэробов характерно только брожение, в кислородных условиях наступает гибель микроорганизма из-за образования перекисей, идет отравление клетки.
В микробной клетке ферменты являются биологическими катализаторами. По строению выделяют:
1) простые ферменты (белки);
2) сложные; состоят из белковой (активного центра) и небелковой частей; необходимы для активизации ферментов.
Различают также:
1) конституитивные ферменты (синтезируются постоянно независимо от наличия субстрата);
2) индуцибельные ферменты (синтезируются только в присутствии субстрата).
Набор ферментов в клетке строго индивидуален для вида. Способность микроорганизма утилизировать субстраты за счет своего набора ферментов определяет его биохимические свойства.
По месту действия выделяют:
1) экзоферменты (действуют вне клетки; принимают участие в процессе распада крупных молекул, которые не могут проникнуть внутрь бактериальной клетки; характерны для грамположительных бактерий);
2) эндоферменты (действуют в самой клетке, обеспечивают синтез и распад различных веществ).
В зависимости от катализируемых химических реакций все ферменты делят на шесть классов:
1) оксидоредуктазы (катализируют окислительно-восстановительные реакции между двумя субстратами);
2) трансферазы (осуществляют межмолекулярный перенос химических групп);
3) гидролазы (осуществляют гидролитическое расщепление внутримолекулярных связей);
4) лиазы (присоединяют химические группы по двум связям, а также осуществляют обратные реакции);
5) изомеразы (осуществляют процессы изомеризации, обеспечивают внутреннюю конверсию с образованием различных изомеров);
6) лигазы, или синтетазы (соединяют две молекулы, вследствие чего происходит расщепление пирофосфатных связей в молекуле АТФ).
Основными видами пластического обмена являются:
1) белковый;
2) углеводный;
3) липидный;
4) нуклеиновый.
11) Принципы культивирования бактерий.
13) Питательные среды: определение, требования к питательным средам, классификация.
Для культивирования бактерий используют питательные среды, к которым предъявляется ряд требований.
1. Питательность. Бактерии должны содержать все необходимые питательные вещества.
2. Изотоничность. Бактерии должны содержать набор солей для поддержания осмотического давления, определенную концентрацию хлорида натрия.
3. Оптимальный рН (кислотность) среды. Кислотность среды обеспечивает функционирование ферментов бактерий; для большинства бактерий составляет 7,2-7,6.
4. Оптимальный электронный потенциал, свидетельствующий о содержании в среде растворенного кислорода. Он должен быть высоким для аэробов и низким для анаэробов.
5. Прозрачность (чтобы был виден рост бактерий, особенно для жидких сред).
6. Стерильность (чтобы не было других бактерий).
Классификация питательных сред
1. По происхождению:
1) естественные (молоко, желатин, картофель и др.);
2) искусственные - среды, приготовленные из специально подготовленных природных компонентов (пептона, аминопептида, дрожжевого экстракта и т. п.);
3) синтетические - среды известного состава, приготовленные из химически чистых неорганических и органических соединений (солей, аминокислот, углеводов и т. д.).
2. По составу:
1) простые - мясопептонный агар, мясопептонный бульон, агар Хоттингера и др.;
2) сложные - это простые с добавлением дополнительного питательного компонента (кровяного, шоколадного агара): сахарный бульон, желчный бульон, сывороточный агар, желточно-солевой агар, среда Китта-Тароцци, среда Вильсона-Блера и др.
3. По консистенции:
1) твердые (содержат 3-5 % агар-агара);
2) полужидкие (0,15-0,7 % агар-агара);
3) жидкие (не содержат агар-агара).
4. По назначению:
1) общего назначения - для культивирования большинства бактерий (мясопептонный агар, мясопептонный бульон, кровяной агар);
2) специального назначения:
а) элективные - среды, на которых растут бактерии только одного вида (рода), а род других подавляется (щелочной бульон, 1 %-ная пептонная вода, желточно-солевой агар, казеиново-угольный агар и др.);
б) дифференциально-диагностические - среды, на которых рост одних видов бактерий отличается от роста других видов по тем или иным свойствам, чаще биохимическим (среда Эндо, Левина, Гиса, Плоскирева и др.);
в) среды обогащения - среды, в которых происходит размножение и накопление бактерий-возбудителей какого-либо рода или вида, т. е. обогащение ими исследуемого материала (селенитовый бульон).
12) Классификация бактерий по типам питания.
Микроорганизмы, как и все живые существа, в зависимости от источника углерода относятся к автотрофам или гетеротрофам.
В зависимости от источника энергии микроорганизмы делятся на фототрофы (используют энергию Солнца, например, цианобактерии) и хемотрофы (используют энергию химических реакций, например, серобактерии, нитрифицирующие, железобактерии).
В зависимости от источника электронов в энергетическом процессе микроорганизмы делятся на литотрофов (источник электронов – неторганические вещества) и органотрофов(органические вещества).
Таким образом, можно выделить 8 сочетаний типов энергетического и конструктивного метаболизма прокариот. Большинство изученных прокариот относится к группехемоорганогетеротрофов, среди фотосинтезирующих – к группе с фотолитоавтотрофным питанием. Однако обнаружены и микроорганизмы с хемолитоавтотрофией (например, водородные бактерии), хемолитогетеротрофией (метанобразующие архебактерии), фотоорганоавтотрофией (некоторые пурпурные бактерии) и др. необычными путями метаболизма. Некоторые микроорганизмы способны использовать разные источники электронов или энергии.
14) Особенности состава и области применения общеупотребляемых, дифференциально-диагностических, элективных и специальных сред.
По назначению среды разделяют на ряд групп:
- универсальные (простые), пригодные для различных нетребовательных микроорганизмов (мясо- пептонный бульон- МПБ, мясо- пептонный агар- МПА);
- специальные- среды для микроорганизмов, не растущих на универсальных средах (среда Мак- Коя на туляремию, среда Левенштейна- Иенсена для возбудителя туберкулеза);
- дифференциально- диагностические- для дифференциации микроорганизмов по ферментативной активности и культуральным свойствам ( среды Эндо, Плоскирева, Левина, Гисса);
- селективные (элективные)- для выделения определенных видов микроорганизмов и подавления роста сопутствующих- пептонная вода, селенитовая среда, среда Мюллера.
15)Пути поступления питательных веществ в бактериальную клетку, их сущность.
Существует четыре основных механизма поступления веществ: -пассивная диффузия- по градиенту концентрации, энергонезатратная, не имеющая субстратной специфичности;
- облегченная диффузия- по градиенту концентрации, субстратспецифичная, энергонезатратная, осуществляется при участии специализированных белков пермеаз;
- активный транспорт- против градиента концентрации, субстратспецифичен (специальные связывающие белки в комплексе с пермеазами), энергозатратный (за счет АТФ), вещества поступают в клетку в химически неизмененном виде;
- транслокация (перенос групп)- против градиента концентрации, с помощью фосфотрансферазной системы, энергозатратна, вещества (преимущественно сахара) поступают в клетку в форфорилированном виде.
16) Ферменты микроорганизмов. Классы ферментов. Экзо- и эндоферменты, конститутивные и индуцибельные ферменты, их значение в жизнедеятельности микроорганизмов.
В микробной клетке ферменты являются биологическими катализаторами. По строению выделяют:
1) простые ферменты (белки);
2) сложные; состоят из белковой (активного центра) и небелковой частей; необходимы для активизации ферментов.
Различают также:
1) конституитивные ферменты (синтезируются постоянно независимо от наличия субстрата);
2) индуцибельные ферменты (синтезируются только в присутствии субстрата).
Набор ферментов в клетке строго индивидуален для вида. Способность микроорганизма утилизировать субстраты за счет своего набора ферментов определяет его биохимические свойства.
По месту действия выделяют:
1) экзоферменты (действуют вне клетки; принимают участие в процессе распада крупных молекул, которые не могут проникнуть внутрь бактериальной клетки; характерны для грамположительных бактерий);
2) эндоферменты (действуют в самой клетке, обеспечивают синтез и распад различных веществ).
В зависимости от катализируемых химических реакций все ферменты делят на шесть классов:
1) оксидоредуктазы (катализируют окислительно-восстановительные реакции между двумя субстратами);
2) трансферазы (осуществляют межмолекулярный перенос химических групп);
3) гидролазы (осуществляют гидролитическое расщепление внутримолекулярных связей);
4) лиазы (присоединяют химические группы по двум связям, а также осуществляют обратные реакции);
5) изомеразы (осуществляют процессы изомеризации, обеспечивают внутреннюю конверсию с образованием различных изомеров);
6) лигазы, или синтетазы (соединяют две молекулы, вследствие чего происходит расщепление пирофосфатных связей в молекуле АТФ).
17) Принцип и методы изучения биохимической активности бактерий. Использование ее для идентификации бактерий.Биохимические методы идентификации бактерий
Методов, используемых для идентификации особенностей метаболизма бактерий, очень много, но на практике применяют небольшое их количество. Большинство способов основано на использовании дифференциально-диагностических сред, включающих различные индикаторы.
Наиболее часто определяют ферменты класса гидролаз и оксидоредуктаз.
Способность к ферментации углеводов – сахаролитические свойства.
Способность к ферментации углеводов оценивают по изменению окраски среды вследствие образования органических кислот (молочной, уксусной, муравьиной) и газов (СО2 или Н2 ),
Для определения сахаролитических свойств используются среды: плотные среды Эндо, Левина и Плоскирева,а такжежидкие и полужидкие среды Гисса.
Жидкие среды Гисса состоят из пептонной воды, 1 % углевода и индикатора Андреде (кислый фуксин, обесцвеченный щелочью).
Полужидкие среды Гисса состоят из 0,2-0,5 % мясо-пептонного агара (МПА), 1 % углевода и индикатора ВР (водно-голубая краска и розоловая кислота). Исходный цвет среды - розовато-серый. При расщеплении углевода цвет среды становится голубым, а если образуется газ, наблюдаются разрывы в среде.
Определенный вид бактерий ферментирует не все, а только некоторые углеводы, поэтому в одних пробирках цвет изменяется, а в других – не изменяется, и получается "пестрый ряд". Каждый вид бактерий характеризуется своим "пестрым рядом"
Расщепление белков – протеолитическаая активность.
Некоторые бактерии проявляют протеолитическую активность, выделяя протеазы, катализирующие расщепление белков.
а) по способности разжижать желатин: разные виды бактерий имеют разную форму разжижения желатина; S. aureus – в виде воронки; Bac. antracis – в виде опрокинутой елки; Vibriocholerae – в виде гвоздя и т.д. Разжижают желатин бактерии, имеющие фермент - коллагеназа;
б) по конечным продуктам распада белков после посева на мясо-пептонный бульон (МПБ). Могут быть следующие конечные продукты: индол, Н2S, NH3.
Образование аммиака. Для определения способности к образованию NH3 проводят посев в МПБ, и между его поверхностью и пробкой закрепляют полоску лакмусовой бумаги. При положительном результате бумажка синеет.
Образование индола и H2S. Обычно для определения способности к образованию индола и сероводорода также проводят посев в МПБ,.
Тест на нитратредуктазную активность
Хроматография
Хроматографические методы используют для идентификации бактерий и установления их систематического положения. Объекты для исследования — жирные кислоты клеточной стенки, уникальные интермедиаты и конечные метаболиты жизнедеятельности бактерий.
Индикаторные бумажки.
Для изучения биохимической активности бактерий широко применяют системы индикаторных бумажек или наборы мультимикротестов.
Система индикаторных бумажек (СИБ) — набор дисков, пропитанных различными субстратами. Их можно непосредственно вносить в пробирки со взвесью бактерий либо предварительно поместить в лунки пластиковых планшетов, куда будут внесены исследуемые бактерии.
Наборы мультимикротестов — пластиковые планшеты, в лунки которых помещены различные субстраты и индикаторы. В лунки вносят различные разведения бактерий и инкубируют при 37 °С. На практике используют тесты RapID NH для идентификации нейссерий и гемофилов, RapID Е для энтеробактерий и др., позволяющие получить результаты не позднее 4-8 ч.
Автоматические системы идентификации бактерий
Автоматические системы идентификации бактерий позволяют быстро (на 24-48 ч быстрее обычных методов) получить информацию о виде возбудителя заболевания и его чувствительности к антимикробным препаратам. В настоящее время наибольшее распространение получили системы типа Microscan и Vitek.
Системы Microscan. Используют турбидиметрические, колориметрические и флюоресцентные методы идентификации бактерий. Системы состоят из комплектов пластиковых планшетов, содержащих различные субстраты.
Системы Vitek. В этой системе применяют один тип планшетов с тридцатью лунками. В каждую лунку автоматически вносится суспензия бактерий с известной концентрацией микробных тел.
Среди ферментов оксидоредуктаз для идентификации микроорганизмов используют такие ферменты, как каталаза и цитохромоксидаза (ЦО).
Каталаза – фермент, расщепляющий Н2О2 с образованием водорода и кислорода. Обнаружить каталазу можно по пузырькам кислорода, которые начинают выделяться после смешивания микробных клеток с 1 % р-ром Н2О2.
Цитохромоксидазу обнаруживают так: смачивают реактивом бумажку и наносят суточную культуру микроорганизмов. Получается синее окрашивание.
Дополнительно изучаются такие свойства, как бутандиоловое брожения на среде Кларка, расщепление крахмала и др.
18) Дыхание бактерий. Аэробный и анаэробный типы биологического окисления. Классификация бактерий по типу дыхания.
Дыхание (или биологическое окисление) — это сложный процесс, который сопровождается выделением энергии, необходимой микроорганизмам для синтеза различных органических соединений. Бактерии, как и высшие животные, для дыхания используют кислород.
Все бактерии по типу дыхания подразделяются на облигатные аэробы, микроаэрофилы, факультативные анаэробы, облигатные анаэробы.
Облигатные (строгие) аэробы развиваются при наличии в атмосфере 20% кислорода (микобактерии туберкулеза), содержат ферменты, с помощью которых осуществляется перенос водорода от окисляемого субстрата к кислороду воздуха.
Микроаэрофилы нуждаются в значительно меньшем количестве кислорода, и его высокая концентрация хотя и не убивает бактерии, но задерживает их рост (актиноисцеты, бруцеллы, лептоспиры).
Факультативные анаэробы могут размножаться как в присутствии, так и в отсутствие кислорода (большинство патогенных и сапрофитных микробов — возбудители брюшного тифа, паратифов, кишечная палочка).
Облигатные анаэробы — бактерии, для которых наличие молекулярного кислорода является губительным (клостри-дии столбняка, ботулизма).
Аэробные бактерии в процессе дыхания окисляют различные органические вещества (углеводы, белки, жиры, спирты, органические кислоты и пр.).
19) Рост и размножение бактерий. Механизм и скорость размножения. Фазы роста бактерий в жидкой питательной среде.
Рост и размножение микроорганизмов.
Бактериальные клетки размножаются в результате деления. Основные стадии размножения микробов в жидкой среде в стационарных условиях:
- лаг- фаза (начальная стадия адаптации с медленным темпом прирости биомассы бактерий);
- экспоненциальная (геометрического роста) фаза с резким ростом численности популяции микроорганизмов (2 в степеии n);
- стационарная фаза (фаза равновесия размножения и гибели микробных клеток);
- стадия гибели - уменьшение численности популяции в связи с уменьшением и отсутствием условий для размножения микроорганизмов (дефицит питательных веществ, изменение рH, rH2, концентрации ионов и других условий культивирования).
Данная динамика характерна для периодических культур с постепенным истощением запаса питательных веществ и накоплением метаболитов.
Если в питательной среде создают условия для поддержания микробной популяции в экспоненциальной фазе- это хемостатные (непрерывные) культуры.
Характер роста бактерий на плотных и жидких питательных средах: сплошной рост, образование колоний, осадок, пленка, помутнение.
20) Принцип получения чистых культур микроорганизмов. Способы разобщения микробных клеток, их сущность
Методы выделения чистых культур.
1. Механическое разобщение на поверхности плотной питательной среды (метод штриха обжигом петли, метод разведений в агаре, распределение по поверхности твердой питательной среды шпателем, метод Дригальского).
2. Использование элективных питательных сред.
3. Создание условий, благоприятных для развития одного вида (рода) бактерий (среды обогащения).
Чистую культуру получают в виде колоний - это видимое невооруженным глазом, изолированное скопление бактерий на твердой питательной среде, представляющее собой, как правило, потомство одной клетки.
Для выделения чистой культуры применяют методы, основанные на: 1) механическом разобщении бактериальных клеток; 2) предварительной обработке исследуемого материала с помощью физических или химических факторов, оказывающих избирательное антибактериальное действие; 3) избирательном подавлении размножения сопутствующей микрофлоры физическими или химическими факторами во время инкубации посевов; 4) способности некоторых бактерий быстро размножаться в организме чувствительных к ним лабораторных животных (биопробы). ,
'Для механического разобщения клеток бактерий исследуемый материал петлей или пипеткой наносят на поверхность питательного агара в чашку Петри и равномерно распределяют стерильным шпателем. Затем этим же шпателем (не прожигая его в пламени горелки) материал растирают по поверхности питательного агара во второй чашке.
21) Бактериологический метод диагностики: суть, этапы и их цель, последовательность выполнения работы.
Бактериологические методы исследования - это совокупность методов изучения свойств микроорганизмов, определения их систематического положения. Для этого необходимо прежде всего изолировать отдельные виды микробов и вырастить их в виде так называемых «чистых культур», а затем идентифицировать, т.е. установить соответствие выделенных микроорганизмов видам, описанным в специальных определителях.
1. Квалифицированный выбор материала, подлежащего исследованию: для клинических образцов — с учетом характера и локализации патологического процесса, патогенеза заболевания и его стадии; для объектов окружающей среды — с учетом возможного значения их в качестве путей и факторов передачи микроорганизмов — возбудителей инфекций.
2. Отбор проб материала для исследования в необходимом и достаточном объеме. Обеспечение своевременной доставки материала для сохранения жизнеспособности искомых бактерий.
3. Выбор оптимального набора соответствующих питательных сред для первичного посева и накопления возбудителя с учетом характера материала, свойств искомого микроорганизма и посевных доз.
4. Соблюдение классических принципов тщательного изучения посевов.
5. Изучение фенотипических характеристик выделенных чистых культур, в первую очередь, биохимических свойств с максимально возможной стандартизацией условий их определения.
6. Определение согласно классификационным таблицам таксономического положения выделенной культуры в соответствии с задачами исследования (родовой, видовой, внутривидовой принадлежности). Бактериологическое исследование проводится в несколько этапов:
1. Посев доставленного материала на среды обогащения. Для некоторых видов материалов осуществляют предварительную подготовку их для посева, а затем инкубацию посевов для всех видов при условиях, соответствующих свойствам искомых бактерий.
2. Изучение чашек с посевами. Выделение чистых культур из намеченных колоний для дальнейшего изучения с использованием для этого комбинированных сред для первичной идентификации.
3. Учет результатов посева в комбинированные среды пос-'' ле 18—20 часов инкубации. Изучение морфологических и тинкториальных свойств. Посевы для воспроизведения тестов минимального дифференцирующего ряда. I Ориентировочное изучение культур в реакциях агглю - j тинации.
4. Определение рода и вида микроорганизмов на основании учета результатов посевов в среды минимального дифференцирующего ряда. При необходимости проводить посевы для определения дополнительных биохимических признаков.
5. Учет дополнительных биохимических тестов.
22) Достоинства бактериологического метода как «золотого стандарта» в микробиологической диагностике инфекционных заболеваний; ученый его разработавший. Время выдачи ответа и отчего оно зависит.
Микробиологические методы исследований — «золотой стандарт» микробиологической диагностики, так как результаты микробиологических исследований позволяют точно установить факт наличия возбудителя в исследуемом материале. Идентификацию чистых культур (до вида микроорганизма) проводят с учётом морфологических, тинкториальных, культуральных, биохимических, токситенных и антигенных свойств микроорганизма. Большинство исследований включает определение чувствительности к антимикробным препаратам у выделенного возбудителя. Для эпидемиологической оценки роли микроорганизма проводят внутривидовую идентификацию определением фаговаров, биоваров, резистентваров и т.д.
Сроки выполнения различны — от нескольких дней до нескольких недель (зависят от определяемого возбудителя).
23) Особенности выделения и идентификации чистых культур анаэробных бактерий. Способы создания анаэробиоза: физический, химический, биологический, комбинированный.
Проведение П этапа бактериологического метода выделения анаэробов.
Материал для посева – почвенная болтушка, в которой предполагается наличие спорообразующих микроорганизмов (клостридии газовой гангрены, столбняка, ботулизма). Для их выделения почвенная болтушка предварительно прогревается на водяной бане при 800 в течение 20 минут для уничтожения вегетативных форм посторонней микрофлоры.
Для видовой идентификации бактерий необходимо знать следующие их свойства:
1) морфологические (форму и структуру бактериальной клетки);
2) тинкториальные (способность окрашиваться различными красителями);
3) культуральные (характер роста на питательной среде);
4) биохимические (способность утилизировать различные субстраты);
5) антигенные.
Для выделения анаэробных возбудителей инфекционных болезней создаются анаэробные условия культивирования. Для этого существуют несколько методов.
1. Физический метод. Он заключается в удалении воздуха из эксикатора или анаэростата при помощи масляного воздушного насоса. Жидкие среды перед засевом для удаления из них воздуха кипятят, то есть проводят так называемое регенерирование среды; для предотвращения контакта жидкой среды с воздухом на ее поверхность наносят слой вазелинового или парафинового масла.
2. Химический метод. Основан на применении поглотителей кислорода, например, пирогаллола с гидроокисью натрия, калия либо гидросульфита натрия с гидрокарбонатом натрия в соотношении 1:1.
3. Биологический метод (метод Фортнера). Основан на выращивании анаэробов ъ присутствии аэробов (например, «чудесной палочки») в одной чашке Петри. Вначале вырастает аэробная культура, а затем по мере поглощения последней кислорода из чашки начинает развиваться анаэробная культура.
4. Комбинированный метод. Предусматривает использование двух других, скажем, физического и химического.
Нередко удается ослабить или полностью нейтрализовать вредное для бактерий действие кислорода путем прибавления к среде восстановителей (аскорбиновой кислоты, тиогликола-та, цистеина).
24) Определение понятий: вид, внутривидовые категории (серовар, биовар, фаговар и др.), штамм, клон.
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.
Штамм – культура, выделенная из определенного источника, или из одного и того же источника в разное время.
Клон – культура микроорганизма, выделенная из одной клетки (одноклеточная структура).
Серотип (серовар) — штаммы одного вида,отличающиеся от типового штамма по антигенной структуре
Биовар (биотип) — прокариотический штамм; вариант, отличающийся от прочих вариантов этого видасущественными биологическими свойствами
Фаговар - вариант(см.) того или иного вида (подвида) бактерий, отличающийся от др. вариантов этого же вида поспектру чувствительности к типовым фагам.
25) Признаки, лежащие в основе современной таксономии микроорганизмов; их характеристика
Таксономия- наука о методах и принципах распределения (классификации) организмов в соответствии с их иерархией. Наиболее часто используют следующие таксономические единицы (таксоны)- штамм, вид, род. Последующие более крупные таксоны- семейство, порядок, класс.
В современном представлении вид в микробиологии- совокупность микроорганизмов, имеющих общее эволюционное происхождение, близкий генотип (высокую степень генетической гомологии, как правило более 60%) и максимально близкие фенотипические характеристики.
Для микроорганизмов приняты следующие категории (таксоны) таксономической иерархи (по восходящей): Вид (Species)-> Род (Genus) —> Триба, или колено (Tribus) —» Семейств (Familia) > Порядок (Ordo) —> Класс (Classis) -> Отдел(Divisio) —> Царство (Regnum)
Основной таксономической единицей систематики бактерий является вид.
Вид - это эволюционно сложившаяся совокупность особей, имеющая единый генотип, который в стандартных условиях проявляется сходными морфологическими, физиологическими, биохимическими и другими признаками.
26) Действие физических и химических факторов на микроорганизмы. Механизмы их повреждающего действия. Стерилизация. Методы стерилизации, аппаратура, режимы стерилизации. Контроль режима стерилизации. Дезинфекция. Основные группы дезинфектантов, область и способ их применения. Асептика, антисептика
Влияние температуры. Различные группы микроорганизмов развиваются при определенных диапазонах температур. Бактерии, растущие при низкой температуре, называют психрофилами, при средней (около 37 °С) — мезофилами, при высокой — термофилами.
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.
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.
При более высоких температурах (от 40 до 90 °С) развиваются термофильные бактерии. На дне океана в горячих сульфидных водах живут бактерии, развивающиеся при температуре 250—300 °С и давлении 262 атм.
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).
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.
Действие излучения. 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.
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).
Стерилизация – предполагает полную инактивацию микробов в объектах, подвергшихся обработке.
Дезинфекция — процедура, предусматривающая обработку загрязненного микробами предмета с целью их уничтожения до такой степени, чтобы они не смогли вызвать инфекцию при использовании данного предмета. Как правило, при дезинфекции погибает большая часть микробов (в том числе все патогенные), однако споры и некоторые резистентные вирусы могут остаться в жизнеспособном состоянии.
Асептика – комплекс мер, направленных на предупреждение попадания возбудителя инфекции в рану, органы больного при операциях, лечебных и диагностических процедурах. Методы асептики применяют для борьбы с экзогенной инфекцией, источниками которой являются больные и бактерионосители.
Антисептика – совокупность мер, направленных на уничтожение микробов в ране, патологическом очаге или организме в целом, на предупреждение или ликвидацию воспалительного процесса. |
Скачать 48.17 Kb.