Микра. 1 Роль микробиологии в современной медицине. Значение микробиологии в деятельности провизора
 Скачать 218.5 Kb.
|
|
1) Роль микробиологии в современной медицине. Значение микробиологии в деятельности провизора. Медицинская микробиология изучает морфологию, физиологию обмена веществ, факторы патогенности, механизмы их реализации на клеточном и молекулярно-генетическом уровнях у возбудителей инфекционных заболеваний человека и разрабатывает специфические методы их диагностики, лечения и профилактики. Достижения микробиологии, вирусологии, в особенности генетики микроорганизмов, а также иммунологии позволили понять фундаментальные процессы жизнедеятельности, протекающие на молекулярно-генетическом уровне. Они обусловливают современное понимание сущности механизмов развития заболеваний (патогенеза болезни) и намечают пути их наиболее эффективного предупреждения и лечения. Практическое значение этих наук определяется тем, что инфекционные болезни по-прежнему представляют грозную опасность для здоровья и жизни людей. По данным ВОЗ, из 51 млн человек, ежегодно умирающих в мире в последнее время, более чем у 16 млн причиной смерти являются инфекционные болезни. В России ими ежегодно болеют от 30 до 50 млн человек. В XX в. мировому сообществу удалось ликвидировать только одну болезнь — натуральную оспу, а столкнулось человечество с 36 новыми и «возникающими» инфекциями (СПИД, болезнь Лайма, Марбурга, легионеров, вирусные гепатиты, геморрагические лихорадки и др.). В будущей деятельности врачей и провизоров необходимы знания вопросов общей и санитарной микробиологии, клинической и фармацевтической микробиологии с иммунологией, а также частной микробиологии. 2) Основные принципы классификации микроорганизмов: Все известные живые организмы в природе можно разделить на 4 существенно отличающиеся друг от друга царства: вирусы и плазмиды, архебактерии, эубактерии и эукариоты. Архебактерии и эубактерии по признаку отсутствия оформленного клеточного ядра объединяют в группу прокариот. К ним относятся бактерии, сине- зеленые водоросли, спирохеты, актиномицеты, риккетсии и подобные им бактерии, а также микоплазмы. Простейшие, дрожжи, нитчатые грибы и все другие группы живых существ с более высоким уровнем организации, имеющие оформленное клеточное ядро, называются эукариотами. К царству вирусов и плазмид относят организмы, у которых геном представлен либо ДНК, либо РНК; у них отсутствуют собственные системы биосинтеза белка и мобилизации энергии, поэтому они являются абсолютными внутриклеточными паразитами. Прокариоты (эубактерии и архебактерии) — это организмы, у которых еще нет оформленного ядра, а есть лишь его предшественник — нуклеоид. У прокариот нет митохондрий и хлоропластов. Среди них есть аэробные и анаэробные организмы.Имеют малые размеры. Эубактерии имеют КС, содержащую пептидогликан, который отсутствует у эукариот. Архебактерии: КС не содержит пептидогликана; у архебактерий особая химическая структура липидов, иной компонентный состав РНК-полимераз, различие в химическом составе и строении рибосом от эубактерий. Среди архебактерий выделяют следующие группы: Метаногены — организмы, являющиеся строгими анаэробами. Энергию для роста получают путем восстановления С02 до метана. Экстремальные галофилы — аэробные бактерии, способные расти в насыщенном растворе NaCl.Обладают системой фотосинтеза, отличной от таковой у других фотосинтезирующих бактерий (в мембране галофильных бактерий присутствует не хлорофилл, а бактериородопсин). Термоацидофилы — характеризуются высокими оптимальными температурами (от 75 до 90 °С) и низкими значениями рН (от 5-6 до 1-2), опимальными для своего роста. Патогенных для человека видов среди архебактерий не обнаружено. Эукариоты имеют дифференцированное ядро, митохондрии или хлоропласты, нет пептидогликана; все они — аэробные организмы. К эукариотам относятся все высшие растения и животные. 3. Структура и химический состав бактериальной клетки. Особенности строения грамположительных и грамотрицательных бактерий. Тинкториальные свойства бактерий. Основные структурные компоненты бактериальной клетки: КС, ЦПМ, цитоплазма (ядерный аппарат, рибосомы, плазмиды, ферменты, мезосомы, различные включения), капсулы, споры, жгутики, фимбрии, пили. В состав МО входят вода, белки, НК, УВ, липиды, мин. в-ва. Вода - основной компонент клетки, составляет 80 % от общей массы. Белки – 40-80% сухой массы, находятся в структурных компонентах. Большая часть обладает ферментативной активностью. Белки бактериальной клетки обусловливают антигенность, вирулентность, видовую принадлежность бактерий. НК – ДНК в виде хромосомы отвечает за наследственность, РНК участвуют в биосинтезе белка. УВ представлены моно- и дисахаридами, а также комплексными соединениями. Полисахариды входят в состав капсул, а внутриклеточные являются запасными пит. в-вами. Липиды в основном входят в состав в состав ЦПМ и её производных, а также КС. Представлены фосфолипидами, глицеридами и жирными кислотами. Мин. в-ва – фосфор, калий, натрий, сера, железо, цинк, медь. Они участвуют в регуляции осмотического давления, рН среды, активируют ферменты. Все бактерии, в зависимости от их отношения к окраске по Граму, делятся на грамположительные и грамотрицательные. Суть окраски по Граму заключается в том, что вначале бактерии окрашивают кристаллическим или генциановым фиолетовым, а затем — раствором Люголя, после чего мазок обрабатывают спиртом и докрашивают водным фуксином. Грамотрицательные бактерии обесцвечиваются спиртом и поэтому окрашиваются в красный цвет, а грамположительные не обесцвечиваются и сохраняют фиолетовую окраску. Это свойство грамположительных бактерий зависит исключительно от особенностей химического состава и структуры их клеточных стенок. Причину различного отношения бактерий к окраске по Граму объясняют тем, что после обработки раствором Люголя образуется не растворимый в спирте комплекс йода с генциановым фиолетовым, который у грамположительных бактерий в связи со слабой проницаемостью их стенки не может диффундировать из клетки, в то время как у грамотрицательных легко удаляется при промывании их этанолом, а затем водой. Различия в структуре КС грамположительных и грамотрицательных бактерий: У Г+ мощный слой пептидогликана, есть тейхоевые кислоты, мало липидов, нет ЛПС, нет наружной мембраны. У Г- нет тейхоевых кислот, есть наружная мембрана, есть липопротеин, ЛПС, 1-2 слоя пептидогликана. Тинкториальные свойства бактерий- способность окрашиваться различными красителями. 4) Основные этапы развития микробиологии. Работы Л. Пастера, Р. Коха и отечественных ученых. Историю развития микробиологии можно разделить на 5 этапов: эвристический, морфологический, физиологический, иммунологический и молекулярно-генетический. Эвристический период (IV тысячелетие до н. э. –XVI в. н.э )Мыслители того времени лишь высказывали предположения о природе заразных болезней.Эти представления были сформулированы в гипотезу итальянским врачом Д. Фрикасторо, высказавшим идею о существовании невидимых возбудителей болезни. Он явл. одним из основоположников эпидемиологии. Голландец А. Левенгук сконструировал микроскоп.Он изучал под микроскопом различные объекты, а свои наблюдения отправлял в Лондонское королевское общество. Т. о., с изобретением микроскопа начинается следующий этап – морфологический. Хотя проявление болезней теперь связывалось с теперь уже открытыми МО, стоял вопрос о способе появления и размножения МО. Л.Пастер в своём опыте показал, что самозарождения не существует. Он поместил стерильный бульон в колбу, сообщавшуюся с атмосферным воздухом через S-изогнутую трубку. В такой открытой колбе бульон при длительном стоянии оставался прозрачным, потому что изогнутость трубки не давала возможности МО проникнуть с пылью и воздухом в колбу. Л. Пастер также открыл явление анаэробиоза, заложил основы дезинфекции, асептики, антисептики, открыл способ предохранения от инфекционных болезней с помощью вакцинации. Бурное развитие микробиологии в XIX в. привело к открытию возбудителей многих инфекционных болезней (сибирская язва, чума, столбняк, холера и др. ) Наконец, русский учёный Д.И. Ивановский открыл вирусы. В начале был открыт вирус, вызывающий заболевания табака. Открытие новых МО сопровождалось изучением не только их строения, но и жизнедеятельности. Поэтому XIX в. называют физиологическим периодом. Этот период связан с именем немецкого учёного Р. Коха, которому принадлежит разработка методов получения чистых культур бактерий, окраска бактерий при микроскопии. Работы Л.Пастера по вакцинации открыли новый этап – иммунологический. Этот период характеризуется открытием основных реакций иммунной системы на АГ. И.И. Мечников в своих исследованиях показал, что большая роль в формировании иммунитета принадлежит макро- и микрофагам.В этот период был создан ряд теорий иммунитета. С 50-х гг. XX в. в развитии микробиологии начался молекулярно-генетический период, характеризующийся рядом важных достижений и открытий, благодаря появлению генетической инженерии, биотехнологии, информатики, созданию новой научной аппаратуры. 5)Типы и механизмы питания бактерий. Ферменты бактерий. Особенность питания бактериальной клетки состоит в поступлении питательных субстратов внутрь через всю её поверхность. Аутотрофы-использующие CO2 и др. неорганические соединения.(нитрифицирующие бактерии, серобактерии, железобактерии). Гетеротрофы-питающиеся за счёт готовых орг. соединений. (Сапрофиты-утилизирующие орг. остатки отмерших организмов в окр. среде; Облигатные и факультативные паразиты) Учитывая источник энергии, среди бактерий различают Фототрофы и Хемотрофы. Механизмы питания бактерий: 1).Простая диффузия – из-за разницы концентраций по обе стороны цитоплазматической мембраны. 2).Облегчённая диффузия – из-за разницы концентраций и с помощью молекул-переносчиков в ЦПМ. 3).Активный транспорт – с помощью пермеаз, направленный на перенос от меньшей концентрации к большей, сопровождается затратой АТФ. 4).Перенос (транслокация) групп – сходен с активным транспортом, но переносимая молекула видоизменяется в процессе переноса, например фосфорилируется. Ферменты бактерий: Экзоферменты и эндоферменты. 1). Конститутивные: синтезируются непрерывно, вне зависимости от наличия субстратов в пит. среде. 2).Индуцибельные: синтезируются только при наличии в среде субстрата данного фермента. 3).Репрессибельные: 6)Типы дыхания бактерий. По типу дыхания подразделяются на следующие четыре группы: 1)облигатные аэробы (могут расти только в присутствии кислорода); 2)облигатные анаэробы (могут прекрасно развиваться при полном отсутствии О2, соприкасаясь с воздухом вегетативные формы быстро погибнут, но споры устойчивы к О2, нет ферментных систем, способных перенести Н2 на свободный О2). 4)факультативные анаэробы (могут развиваться как в аэробных, так и в анаэробных условиях, имеют ферменты, переносящие Н2 на свободный О2); 3)микроаэрофилы (нуждаются в уменьшенной концентрации свободного кислорода); 7.Рост и размножение бактерий. Основные принципы культивирования бактерий. Рост и размножение бактерий Бактерии размножаются путём бинарного деления пополам, реже почкованием. Актиномицеты, как и грибы, могут размножаться спорами, путём фрагментации нитевидных структур. Г+ бактерии делятся путём врастания синтезирующихся перегородок деления внутрь клетки, а Г- бактерии – путём перетяжки, в результате образования гантелевидных фигур, из которых образуются две одинаковые клетки. При делении клетки происходит удвоение нуклеотида и расхождение нуклеотидов за счёт растяжения мембраны между ними. Бактерии засеянные в определённый, не изменяющийся объём пит. среды, размножаясь, потребляют пит. элементы, что в дальнейшем приводит к истощению пит. среды и прекращению роста бактерий. Культивирование бактерий в такой системе называют периодическим культивированием, а культуру – периодической. Если же условия культивирования поддерживаются путём непрерывной подачи свежей пит. среды и оттока такого же объёма культуральной жидкости, то такое культивирование называется непрерывным, а культура – непрерывной. Есть также синхронные типы культур, в кот. все члены популяции находятся в одной фазе цикла. При выращивании бактерий на жид. пит. среде наблюдается придонный, диффузный или поверхностный рост культуры. Рост периодической культуры бактерий, выращиваемых на жид. пит. средах, подразделяют на неск. фаз: Лаг-фаза; Фаза логарифмического роста; Фаза стационарного роста; Фаза гибели бактерий. Бактерии, растущие на плотных пит. средах образуют изолированные колонии округлой формы с ровными или неровными краями, различной консистенции и цвета. Типы культивирования Для выращивания бактерий используют следующие типы их культивирования: Стационарный способ: питательные среды сохраняются постоянными, с ними никаких дополнительных манипуляций не производят. (в термостате). Метод глубинного культивирования с аэрацией: Для выращивания с помощью этого способа применяют специальные устройства — реакторы. Они представляют собой герметические котлы (приспособленные автоклавы), в которые заливается жидкая питательная среда. Реакторы снабжены автоматическими приспособлениями, позволяющими поддерживать постоянную температуру, оптимальное рН, дозированное поступление необходимых дополнительных питательных веществ Использование проточных питательных сред: позволяет создать условия, при которых клетки имеют возможность длительное время находиться в определенной фазе роста при постоянной концентрации питательных веществ и в одних и тех же условиях, обеспечивающих непрерывный рост культуры. Методы получения непрерывных культур основаны на том, что в аппарат, где растут клетки, непрерывно добавляют свежую питательную среду и одновременно из него удаляют соответствующее количество бактерий. (в промышленности). 8.Методы выделения чистых культур анаэробных бактерий. Чистой культурой МО называют культуру одного вида, выращенного как потомство одной клетки. Методы выделения чистых культур МО основаны на изоляции одной микробной клетки от массы МО и последующем выращивании потомства этой клетки на питательных средах изолированно от других видов. Наиболее распространенным способом выделения чистых культур является посев смеси микробов на плотные питательные смеси с целью получения отдельных колоний культур, которые считают результатом развития одной клетки. Для посева чаще используют агаризованные Среды в чашках Петри. Основной задачей метода является разведении концентрации МО в исследуемом материале с таким расчетом , чтобы при посеве его на питательную среду выросли изолированные колонии. Существуют два основных метода разведения исследуемого материала: 1) на поверхности плотной питательной Среды; 2) предварительное разведение материала в физиологическом растворе. Метод на поверхности плотной Среды используется для выделения чистых культур аэробных, факультативно анаэробных МО. С этой целью для посева берут ряд чашек Петри с плотной средой. В первую чашку наносят исследуемый материал и распределяют его по поверхности шпателем. Затем производят посев последовательно на поверхность Среды в остальных чашках. Количество материала, внесенного в среду, при этом последовательно убывает. Метод предварительного разведения используется для выделения чистых культур МО как аэробных, так и анаэробных. Готовят разведение материалов 10-100 раз и более и производят посев разведений, пользуясь поверхностным или глубинным методом. Выделение чистых культур строгих анаэробов требует условий выращивания без доступа кислорода. 9.Классификация микробиологических питательных сред. Для выращивания бактерий применяют различные питательные среды. Они могут быть жидкими, плотными или полужидкими. По происхождению среды делят на естественные (кровяные, молочные, яичные) и искусственные, получившие особенно широкое распространение. Они представляют собой искусственные сбалансированные смеси питательных веществ в концентрациях и сочетаниях, необходимых для роста и размножения МО. Питательные среды должны обязательно отвечать пяти основным требованиям: 1)они должны содержать все необходимые питательные вещества, соли и витамины; 2)должны иметь оптимальную для роста данного вида бактерий рН; 3)должны иметь достаточную влажность (при их усыхании повышается концентрация питательных веществ, особенно солей, до уровней, тормозящих рост бактерий). 4)должны быть стерильными и прозрачными; 5)должны быть изотоничными. По назначению питательные среды подразделяют на следующие основные категории. Универсальные — среды, на которых хорошо растут многие виды патогенных и непатогенных бактерий. К ним относятся: МПБ = мясная вода + 1 % пептона + 0,5 % NaCl, МПА = МПБ + 2-3 % агара). Дифференциально-диагностические — среды, позволяющие отличать одни виды бактерий от других, построены на биохим. св-вах бактерий, разл. виды бактерий растут в виде окрашенных или неокрашенных колоний.(Среды Эндо, Левина, Плоскирева, Гисса) Селективные — среды, содержащие вещества, используемые МО определенных видов и препятствующие росту других МО. Селективные среды позволяют направленно отбирать из исследуемого материала определенные виды бактерий. (Среды Мюллера, Рапопорт, 1 %-ная пептонная вода, желчный бульон) Специальные — среды, специально приготовленные для получения роста тех бактерий, которые не растут или очень плохо растут на универсальных средах. (Кровяные, сахарные, сывороточные). |