МИКРА ЭКЗ 2019. 1. Предмет и задачи микробиологии
 Скачать 471.08 Kb.
|
|
1.Предмет и задачи микробиологии. Микробиология наука, предметом изучения которой являются микроскопические существа – микроорганизмы, их биологические признаки, систематика, экология, взаимоотношения с другими организмами, населяющими нашу планету, - растениями, животными и человеком. Разделы микробиологии: Общая –Техническая (промышленная) –Сельскохозяйственная –Ветеринарная –Санитарная Медицинская –Иммунология –Вирусология 2-Эвристический и морфологический этапы развития микробиологии. 1 этап – Эвристический – Гиппократ (III-IV вв. до н.э.) высказал догадку о том, что болезни, передающиеся от человека к человеку, вызываются невидимыми веществами – «миазмами» Только в XV-XVI вв. итальянский врач и поэт Фракасторо обосновал мнение о том, что вызывают болезни «живые контагии» - невидимые существа, живущие в окружающей. 2 этап-Морфологический с конца ХVII в. До середины XIX в.Голландский естествоиспытатель Антоний ван Левенгук открыл бактерии, создав микроскоп, который увеличивал в 300 раз. 3-Физиологический период развития микробиологии. Вторая половина ХIХ в. Французский химик Луи Пастер явился основоположником микробиологии как фундаментальной науки. Вклад Пастера в развитие микробиологии •Разработал метод термической обработки (пастеризация) •В 1886 г изготовил вакцину против бешенства •Ввёл в науку термин вакцинация в честь Э. Дженнера, который в 1797 г использовал прививки материала, взятого от больных оспой коров для предупреждения заболеваний натуральной оспой среди людей (от лат. vhccinum – коровий) В этот период сформировалась немецкая школа микробиологов во главе с Робертом Кохом. В 1905 г Коху была присуждена Нобелевская премия. 4-Иммунологический и молекулярно-генетический этапы развития микробиологии. 4 этап - Иммунологический •Конец XIX – первая половина XX в. Российский биолог И.И. Мечников создал фагоцитарную теорию, которая явилась основой клеточной иммунологии. •Немецкий химик Пауль Эрлих высказал гипотезу об антителах и развил гуморальную теорию иммунологии. В 1908 г Мечникову и Эрлиху совместно была присуждена Нобелевская премия. Александр Флеминг – британский бактериолог, выделил лизоцим, впервые открыл пенициллин из плесневых грибов рода Penicillium – первый антибиотик. Зинаида Ермольева – советский микробиолог. В 1942 году впервые в СССР получила пенициллин (крустозин) 5 этап – Молекулярно- генетический •С середины XX в. до наших дней. В 1953 г Крик и Уотсон раскрыли структуру ДНК. Расшифрована молекулярная структура многих бактерий и вирусов, строение их генома, структура Аг и Ат, факторов иммунной защиты. Создано большое количество противовирусных и антибактериальных препаратов. 5-Развитие микробиологии, вирусологии в России. Гамалея Н.Ф. всю жизнь посвятил изучению инфекционных болезней и разработке мер борьбы с их возбудителями. Он разработал вакцину против холеры человека и оригинальный метод получения оспенной вакцины. Он организовал первую в России станцию по прививкам против бешенства, принимал участие в ликвидации оспы. Гамалея Н.Ф. является не только одним из основоположников медицинской микробиологии, но и иммунологии и вирусологии •Ценковский Л.С. – предложил вакцину против сибирской язвы. •Ивановский Д.И. – основоположник вирусологии, в 1892 г открыл вирусы •Жданов В.М. – один из организаторов глобальной ликвидации натуральной оспы на планете •Ермольева З.В. – занималась изучением холеры, получила первый в СССР антибиотик. 6. Номенклатура микроорганизмов. Внутривидовые категории Таксономические категории микробов: Вид → род → семейство → порядок → класс → отдел → подцарство → царство Вид – это эволюционно сложившаяся совокупность особей, имеющая единый генотип, который в стандартных условиях проявляется сходными морфологическими, физиологическими, биохимическими и другими признаками. В микробиологии применяются специальные понятия и термины Штамм – культура микробов, выделенных из определённого источника. Клон – культура микроорганизмов, полученных их одной особи. Чистая культура – микробы одного и того же вида, выращенные на питательной среде. Для названия микроорганизмов используется бинарная номенклатура К. Линнея (род – вид) Название рода основано на морфологическом признаке, например: Vibrio - изогнутый Staphylococcus – виноградная гроздь, зерно Streptococcus – цепочка, зерно Bacillus – большая палочка Вибрионы Грамотрицательные бактерии, например -возбудитель холеры Стафилококки Грамположительные бактерии, которые вызывают болезни кожи, подкожной клетчатки, органов дыхания, нервной системы, органов пищеварения, системы кровообращения и др. Стрептококки Грамположительные бактерии, которые вызывают ангину, скарлатину, пневмонию, кариес и др. Бациллы Название рода может быть производным от фамилии автора, который открыл или изучил данный микроорганизм, например: Shigella - Шига Escherichia - Эшерих Francisella - Френсис Видовое название часто связано с наименованием заболевания, например: C. diphtheriae - дифтерия S. dysenteriae – дизентерия или с источником происхождения, например: E. coli – кишечная палочка kolike (греч.) – кишечная болезнь 7. Морфология бактерий – это раздел микробиологии, изучающий форму, размеры, строение бактерий и их взаимное расположение относительно друг друга. Размеры бактерий измеряются в мкм и колеблются от 0,1 до 15 мкм; размеры отдельных клеточных структур – в нм. Существуют 4 основные формы бактерий – шаровидные, палочковидные, извитые, ветвящиеся (Нитевидные формы). Шаровидные бактерии – кокки (coccus – зерно) имеют правильно сферическую или эллипсовидную форму, по расположению в мазке различают: Ø микрококки (от греч. micros – малый) распределяются в мазке беспорядочно, по одному; Ø диплококки (от греч. diplos – двойной ) – попарно; Ø тетракокки – по 4; Ø сарцины (от греч. sarcina – связка, тюк) – «пакетами» по 8, 16, 32 и более; Ø стафилококки (от греч. staphyle – гроздь винограда) – в виде гроздьев винограда; Ø стрептококки (от греч. streptos – цепочка)– в виде цепочки кокков. Характер расположения в мазках зависит от особенностей деления бактериальных клеток в процессе размножения и наличием капсулы. Палочковидные формы подразделяются на: Ø бактерии (не образуют спор); Ø бациллы (аэробные спорообразующие микроорганизмы); Ø клостридии (спорообразующие анаэробы). Палочки бывают короткими, длинными с закругленными и заостренными концами. По расположению в мазках выделяют: Ø диплобактерии; Ø стрептобактерии; Ø располагающиеся беспорядочно. Извитые бактерии делятся на: Ø вибрионы – изогнутость тела не превышает четверти оборота спирали (холерный вибрион); Ø спириллы и спирохеты – имеют по одному или несколько оборотов (например, возбудитель сифилиса), спирохеты отличаются от спирилл подвижностью. Нитевидные формы (ветвящиеся) – это палочки с разветвлениями на одном или обоих концах (например, актиномицета). Но размеры и форма бактерий могут изменяться под влиянием окружающей среды (состав питательной среды, ее pH, температура, лекарственные препараты и др.), а также в зависимости от возраста культуры. 8. Строение клеточной стенки гр+ и гр- бактерий, функции.    Клеточная стенка У ГР+ имеет толщину до 60 нм, содержит пептидогликан до 90% сухой массы, тейхоевые кислоты до 50% сухой массы и белки, определяющие Аг специфичность У ГР– имеет толщину до 18 нм, содержит пептидогликан до 10% сухой массы, тейхоевые кислоты отсутствуют, содержит белки-порины Функции клеточной стенки Определяет постоянную форму бактерий Защищает внутреннюю часть клетки от действия внешних факторов Участвует в регуляции роста и деления клеток Обеспечивает коммуникацию с внешней средой через каналы и поры Несёт рецепторы для бактериофагов Определяет Аг специфичность 9. Особенности строения и функции ЦПМ Цитоплазматическая мембрана •Располагается под клеточной стенкой •Состоит из 15-30% липидов, 50-70% протеинов, 2-5% углеводов и незначительного количества РНК •ЦПМ представляет собой трёхслойную мембрану: двойной фосфолипидный слой пронизанный белковыми глобулинами Функции ЦПМ •Является осмотическим барьером •Участвует в регуляции роста и деления клеток •Участвует в метаболизме •Участвует в синтезе компонентов КС и образовании мезосом •Участвует в репликации ДНК •Участвует в спорообразовании •С ЦПМ связаны жгутики   10. Внутриклеточные структуры бактерий. •Цитоплазма – коллоидная система; состоит из Н2О (75%), минеральных соединений, белков, РНК и ДНК, которые входят в состав органелл •Цитоплазма бактерий неподвижна •В ней содержатся нуклеоид, плазмиды, рибосомы, мезосомы, различные включения •Рибосомы – мелкие гранулы не объединённые в ЭПС, синтезируют белки, могут стать «мишенью» для действия многих антибиотиков •Константа седиментации (скорость оседания в ультрацентрифуге) у рибосом бактериальных клеток— 70S (большая и малая субъединицы 50S и 30S, соответственно) Включения – продукты метаболизма про- и эукариотических микроорганизмов, располагаются в цитоплазме, используются в качестве запасных питательных веществ. Например, волютин, гликоген, крахмал, жиры, сера, железо и др. •Нуклеоид – эквивалент ядра, двунитевая ДНК замкнутая в кольцо, не имеет ядерной оболочки, обычно в бактериальной клетке одна хромосома •Плазмиды – внехромосомные факторы наследственности в виде замкнутых колец ДНК •Мезосомы – инвагинации ЦПМ, на которых локализованы ферменты дыхания; функции: генерируют энергию, участвуют в делении клетки и спорообразовании 11. Жгутики: строение, функции. Классификация бактерий по количеству и расположению жгутиков •тонкие нити, берущие начало от ЦПМ •толщина до 20 нм, длина до 80 мкм •состоит из 3 частей: спиралевидной нити, крючка и базального тельца, содержащего стержень со специальными дисками ( 1 пара дисков у гр+, 2 пары дисков у гр- бактерий) •белок из которого состоит жгутик, называется флагеллин (от flagellum – жгутик); он обладает сократительной способностью •жгутики определяют подвижность бактерий По количеству и характеру расположения жгутиков бактерии делят на 4 группы •монотрихи – один полярно расположенный жгутик (Холерный вибрион) •лофотрихи – пучок жгутиков на одном из полюсов(Синегнойная палочка) •амфитрихи – по одному жгутику или по пучку жгутиков на обоих полюсах клетки(Возбудитель содоку – Spirillum minus) •перитрихи – множество жгутиков, отходящих по периметру бактериальной клетки(Кишечная палочка) Для чего бактериям жгутики Эти структурные элементы клетки определяют ее подвижность. Чаще всего это тонкие нити, которые берут свое начало еще от цитоплазматической мембраны. Некоторые виды микробов имеют существенно больший жгутик, чем сама клетка-хозяин. Отростки способны проталкивать клетку в жидкой среде. Строение жгутика таково, что он может быстро перемещать тело-клетку, и при этом она будет преодолевать сравнительно большие расстояния. Движения эти совершаются по принципу пропеллера. Чтобы перемещаться, микробы используют один или несколько отростков. У некоторых микробов отростки могут быть дополнительным фактором патогенности (болезнетворности). Это можно объяснить с тем, что он способствует приближению патогенного микроорганизма к здоровой клетке. Из чего состоят жгутики Эти части микроорганизма представляют собой спирально закрученные нити. Они имеют разную толщину и длину, а также амплитуду витка. Некоторые бактерии с жгутиками имеют сразу несколько разновидностей этих органов. Состоят эти элементы клетки из специального белка – флагеллина. Он имеет сравнительно небольшую молекулярную массу. Это позволяет субъединицам молекул располагаться по спирали и таким образом составлять строение отростка определенной длины. Жгутики прокариот У бактерий-прокариот такие элементы состоят только из одного участка субъединиц флагеллина. Возможно одно- или двустороннее расположение таких элементов. В значительной степени такие части клетки могут определяться различиями жизненного цикла. Жгутики эукариот Жгутики у микроорганизмов-эукариот имеют гораздо большую толщину, а также сложную структуру. В отличие от микроорганизмов-прокариот, эти бактерии со жгутиками могут самостоятельно вращаться. Пили в таких организмах дают им возможность дополнительно прикрепляться к субстрату, а также совершать сложные движения. У некоторых микроорганизмов жгутики имеют более сложную структуру – в виде микротрубочек. Такая трубочка имеет плотно упакованные нити молекул белка. Они превосходно справляются с движениями в различной среде. Микротрубочки возникли, очевидно, на поздних этапах эволюции микроорганизмов. 12.Фимбрии, пили, их функции. Фимбрии: •трубчатые образования белковой природы, исходящие из цитоплазмы •одна бактерия может содержать от нескольких сотен до нескольких тысяч фимбрий, покрывающих поверхность клетки •фимбрии принимают участие в слипании бактерий в агломераты, в их адгезии на субстрате, в питании, в поддержании осмотического давления Пили: •нитевидные структуры полые внутри, состоят из белка •это половые пили, которые участвуют в конъюгации бактерий, обеспечивающей перенос генетического материала от клетки-донора к клетке-реципиенту •имеются только у донора в количестве от 1 до 4 13.Структура и функции капсул. Капсула - это слизистый слой над клеточной стенкой бактерии. Вещество капсул состоит из нитей полисахаридов. Капсула синтезируется на наружной поверхности цитоплазматической мембраны и выделяется на поверхность клеточной стенки в специфических участках. Капсула: •различают микрокапсулу, макрокапсулу и слизистый чехол •микрокапсула состоит из мукополисахаридов, которые тесно прилегают к КС •макрокапсула – слизистая структура толщиной 0,2 мкм, состоит из полисахаридов Функции капсулы: - место локализации капсульных антигенов, определяющих вирулентность, антигенную специфичность и иммуногенность бактерий; - защита клеток от механических повреждений, высыхания, токсических веществ, заражения фагами, действия защитных факторов макроорганизма; - способность прикрепления клеток к субстрату. Функции капсулы: •предохраняет от высыхания •с капсулой связаны патогенные и антигенные свойства •несёт запасные питательные вещества 14.Споры бактерий. Резистентность спор. Спорообразование и прорастание в вегетативную клетку. Споры- это покоящиеся клетки, обладающие устойчивостью к неблагоприятным факторам внешней среды, служащие для сохранения вида. Спорообразование происходит почти исключительно у палочковидных бактерий. В клетке бактерий образуется только одна спора. Обычно споры имеют круглую или овальную форму, располагаются в центре клетки, ближе к концу и на самом конце клетки. Диаметр спор может превышать ширину клетки. После созревания споры материнская вегетативная клетка отмирает, оболочка ее разрушается и спора высвобождается. Плотная оболочка, малое содержание свободной воды, наличие дипиколиновой кислоты создают большую устойчивость спор к физико-химическим воздействиям. Так, споры некоторых бактерий выдерживают кипячение в течение нескольких часов, могут длительное время сохраняться (десятки и сотни лет) в сухом состоянии, более устойчивы по отношению к действию химических ядов, радиации и других факторов внешней среды. В благоприятных условиях споры прорастают в вегетативные клетки. При этом они набухают вследствие поглощения воды, активизируются их ферменты, усиливаются биохимические процессы, приводящие к росту. Затем происходит растворение внешней оболочки и через образовавшееся отверстие молодая бактериальная клетка выходит наружу. СПОРА: •форма сохранения наследственной информации бактериальной клетки в неблагоприятных условиях внешней среды •спорообразование присуще гр+ бактериям, чаще всего споры образуют бактерии рода Bacillus и Clostridium •споры обладают термоустойчивостью, т.к. низкое содержание H2O, повышенная концентрация кальция, особый химический состав оболочки ПРОЦЕСС СПОРООБРАЗОВАНИЯ(18-20часов): 1 - формирование спорогенной зоны, т.е. уплотнённого участка цитоплазмы с нуклеоидом внутри бактериальной клетки 2 - образование проспоры – внутрь клетки врастает ЦПМ и изолирует спорогенную зону 3 – образуется кортекс из особого пептидогликана между внутренней и наружной оболочками ЦПМ 4 – внешняя сторона мембраны покрывается плотной оболочкой, в состав которой входят белки, липиды и другие соединения (напр., дипиколиновая кислота), не встречающиеся у вегетативных клеток 5 – вегетативная часть отмирает, а спора сохраняется во внешней среде годами ПРОРАСТАНИЕ СПОРЫ(4-5 часов): В благоприятных условиях спора прорастает в вегетативную клетку 1 – спора набухает, т.к. увеличивается содержание H2O, происходит активация ферментов 2 – разрушается оболочка споры, из неё выходит ростовая трубка 3 – завершается синтез КС и вегетативная клетка начинает делиться |