Антибиотики. Природные и синтетические. История открытия природных антибиотиков. Классификация антибиотиков по химической структуре, механизму, спектру и типу действия. Способы получения
 Скачать 163.53 Kb.
|
|
Морфологию и структуру вирусов изучают с помощью электронного микроскопа, так как их размеры малы и сравнимы с толщиной оболочки бактерий. Форма вирионов может быть различной: палочковидной (вирус табачной мозаики), пулевидной (вирус бешенства), сферической (вирусы полиомиелита, ВИЧ), в виде сперматозоида (многие бактериофаги). Различают просто устроенные и сложно устроенные вирусы. Простые, или безоболочечные, вирусы состоят из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки, называемой капсидом. Капсид состоит из повторяющихся морфологических субъединиц — капсомеров. Нуклеиновая кислота и капсид взаимодействуют друг с другом, образуя нуклеокапсид. Сложные, или оболочечные, вирусы снаружи капсида окружены липопротеиновой оболочкой (суперкапсидом, или пеплосом). Эта оболоч ка является производной структурой от мембран вирус-инфицированной клетки. На оболочке вируса расположены гликопротеиновые ши пы, или шипики (пепломеры). Под оболочкой некоторых вирусов находится матриксный М-белок. Тип симметрии. Капсид или нуклеокапсид могут иметь спиральный, икосаэдрический (кубический) или сложный тип симметрии. Икосаэдрический тип сим метрии обусловлен образованием изометрически полого тела из капсида, содержащего вирусную нуклеиновую кислоту (например, у вирусов гепатита А, герпеса, полиомиелита). Спиральный тип симметрии обусловлен винтообразной структурой нуклеокапсида (например, у вируса гриппа). Включения — скопление вирионов или отдельных их компонентов в цитоплазме или ядре клеток, выявляемые под микроскопом при специальном окрашива нии. Вирус натуральной оспы образует цитоплазматические включения — тельца Гварниери; вирусы герпеса и аденовирусы — внутриядерные включения. Размеры вирусов определяют с помощью электронной микроскопии, методом ультрафильтрации через фильтры с известным диаметром пор, методом ультрацентрифугирования. Одним из самых мелких вирусов является вирус полиомиелита (около 20 нм), наиболее крупным — натуральной оспы (около 350 нм). 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 отрицательным (минус-нить РНК) геномом. Минус-нить РНК этих вирусов выполняет только наследственную функцию. Вирусы поражают позвоночных и беспозвоночных животных, а также растения и бактерии. Являясь основными возбудителями инфекционных заболеваний человека, вирусы также участвуют в процессах канцерогенеза, могут передаваться различными путями, в том числе через плаценту (вирус краснухи, цитомегаловирус и др.), поражая плод человека. Они могут приводить к постинфекционным осложнениям — развитию миокардитов, панкреатитов, иммунодефицитов и др. Кроме обычных вирусов, известны и так называемые неканонические вирусы — прионы — белковые инфекционные частицы, являющиеся агентами белковой природы, имеющие вид фибрилл размером 10—20x100—200 нм. Прионы, по-видимому, являются одновременно индукторами и продуктами автономного гена человека или животного и вызывают у них энцефалопатии в условиях медленной вирусной инфекции (болезни Крейтцфельдта—Якоба, куру и др.). Другими необычными агентами, близкими к вирусам, являются вироиды — небольшие молекулы кольцевой, суперспирализованной РНК, не содержащие белка, вызывающие забо левания у растений. 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 отрицательным (минус-нить РНК) геномом. Минус-нить РНК этих вирусов выполняет только наследственную функцию. 23. Искусственные питательные среды, их классификация. Требования, предъявляемые к питательным средам. Питательной средой в микробиологии называют среды, содержащие различные соединения сложного или простого состава, которые применяются для размножения бактерий или других микроорганизмов в лабораторных или промышленных условиях. Питательные среды готовят из продуктов животного или растительного происхождения. Большое значение имеет наличие в питательной среде ростовых факторов, которые катализируют метаболические процессы микробной клетки (витамины группы В, никотиновая кислота и др.). Искусственные среды готовят по определенным рецептам из различных настоев или отваров животного или растительного происхождения с добавлением неорганических солей, углеводов и азотистых веществ. В бактериологической практике чаще всего используют сухие питательные среды, которые получают на основе достижений современной биотехнологии. Для их приготовления используют экономически рентабельное непищевое сырье: утратившие срок годности кровезаменители (гидролизин—кислотный гидролизат крови животных, аминопептид — ферментативный гидролизат крови; продукты биотехнологии (кормовые дрожжи, кормовой лизин, виноградная мука, белколизин). Сухие питательные среды могут храниться в течение длительного времени, удобны при транспортировке и имеют относительно стандартный состав. По консистенции питательные среды могут быть жидкими, полужидкими, плотными. Плотные среды готовят путем добавления к жидкой среде 1,5—2% агара, полужидкие — 0,3— 0,7 % агара. Агар представляет собой продукт переработки особого вида морских водорослей, он плавится при температуре 80—86°С, затвердевает при температуре около 40°С и в застывшем состоянии придает среде плотность. В некоторых случаях для получения плотных питательных сред используют желатин (10—15%). Ряд естественных питательных сред (свернутая сыворотка крови, свернутый яичный белок) сами по себе являются плотными. По целевому назначению среды подразделяют на основные, элективные и дифференциально-диагностические. К основным относятся среды, применяемые для выращивания многих бактерий. Это триптические гидролизаты мясных, рыбных продуктов, крови животных или казеина, из которых готовят жидкую среду — питательный бульон и плотную — питательный агар. Такие среды служат основой для приготовления сложных питательных сред — сахарных, кровяных и др., удовлетворяющих пищевые потребности патогенных бактерий. Элективные питательные среды предназначены для избирательного выделения и накопления микроорганизмов определенного вида (или определенной группы) из материалов, содержа щих разнообразную постороннюю микрофлору. При создании элективных питательных сред исходят из биологических особенностей, которые отличают данные микроорганизмы от большинства других. Например, избирательный рост стафилококков наблюдается при повышенной концентрации хлорида натрия, холерного вибриона — в щелочной среде и т. д. Дифференциально-диагностические питательные среды применяются для разграничения отдельных видов (или групп) микроорганизмов. Принцип построения этих сред основан на том, что разные виды бактерий различаются между собой по биохимической активности вследствие неодинакового набора ферментов. Особую группу составляют синтетические и полусинтетические питательные среды. В состав синтетических сред входят химически чистые вещества: аминокислоты, минеральные соли, углеводы, витамины. В полусинтетические среды дополнительно включают пептон, дрожжевой экстракт и другие питательные вещества. Эти среды чаще всего применяют в научно-исследовательской работе и в микробиологической промышленности при получении антибиотиков, вакцин и других препаратов. В последние годы в целях экономии питательных сред и ускоренной идентификации некоторых микроорганизмов (энтеробактерии, стафилококки, стрептококки и др.) применяются так называемые микротест-системы(МТС). Они представляют собой полистироловые пластины с лунками, в которых содержатся стерильные дифференциально-диагностические среды. Стерилизацию МТС проводят УФ-облучением. Микротест-системы особенно удобны при массовых бактериологических исследованиях в практических лабораториях. Требования, предъявляемые к питательным средам. Любая питательная среда должна отвечать следующим требованиям: содержать все необходимые для размножения микроорганизмов вещества в легкоусвояемой форме; иметь оптимальные влажность, вязкость, рН, быть изотоничной и по возможности прозрачной. Каждую питательную среду стерилизуют определенным способом в зависимости от ее состава. 25. Понятие о химиотерапии. История открытия химиопрепаратов. Химиотерапия — специфическое антимикробное, антипаразитарное лечение при помощи химических веществ. Эти вещества обладают важнейшим свойством — избирательностью действия против болезнетворных микроорганизмов в условиях макроорганизма. Основоположником химиотерапии является немецкий химик, лауреат Нобелевской премии П. Эрлих, который установил, что химические вещества, содержащие мышьяк, губительно действуют на спирохеты и трипаносомы, и получил в 1910 г. первый химиотерапевтический препарат — сальварсан (соединение мышьяка, убивающее возбудителя, но безвредное для макроорганизма). В 1935 г. другой немецкий химик Г. Домагк обнаружил среди анилиновых красителей вещество — пронтозил, или красный стрептоцид, спасавший экспериментальных животных от стрептококковой инфекции, но не действующий на эти бактерии вне организма. За это открытие Г. Домагк был удостоен Нобелевской премии. Позднее было выяснено, что в организме происходит распад пронтозила с образованием сульфаниламида, обладающего антибактериальной активностью как in vivo, так и in vitro. Механизм действия сульфаниламидов (сульфонамидов) на микроорганизмы был открыт Р. Вудсом, установившим, что сульфаниламиды являются структурными аналогами парааминобензойной кислоты (ПАБК), участвующей в биосинтезе фолиевой кислоты, необходимой для жизнедеятельности бактерий. Бактерии, используя сульфаниламид вместо ПАБК, погибают. Первый природный антибиотик был открыт в 1929 г. английским бактериологом А. Флемингом. При изучении плесневого гриба Penicillium notatum, препятствующего росту бактериальной культуры, А. Флеминг обнаружил вещество, задерживающее рост бактерий, и назвал его пенициллином. В 1940 г. Г. Флори и Э. Чейн получили очищенный пенициллин. В 1945 г. А Флеминг, Г. Флори и Э. Чейн стали Нобелевскими лауреатами. В настоящее время имеется огромное количество химиотерапевтических препаратов, которые применяются для лечения за болеваний, вызванных различными микроорганизмами. 26. Предмет и задачи санитарной микробиологии. Требования к санитарно-показательным м/о. Санитарная микробиология изучает микрофлору окружающей среды с позиции влияния ее на здоровье человека. Санитарно- микробиологические исследования позволяют эпидемиологам и гигиенистам оценить опасность воды, воздуха, почвы, предметов оби- кода, медицинского оборудования, других объектов как вероятных факторов передачи возбудителей кишечных, респираторных, раневых и иных инфекций. Правила взятия проб для исследования, методы анализа, а также иопустимые уровни микробиологического загрязнения объектов строго регламентируются нормативными актами — стандартами, санитарными правилами и нормами, методическими указаниями, другими официальными документами. Видовая идентификация выделенных из проб культур проводится достаточно редко. Обычно в санитарной микробиологии оперируют условными группами микробов, принадлежность к которым устанавливают по минимальному числу морфологических, культуральных и ферментативных признаков. 27. Предмет и задачи микробиологии. Вклад российский ученых в развитии микробиологии и иммунологии. Огромный вклад в развитие микробиологии и иммунологии внесли И. И. Мечников и его ученики. Знаменитый русский ученый, преследуемый за свои убеждения царизмом, с 28 лет жил и работал в Париже в Институте Пастера. Под его непосредственным руководством работали в Париже многие русские врачи. Своими выдающимися трудами и работами своих учеников, как писал Ру, И. И. Мечников принес славу Институту Пастера. И. И. Мечников является создателем фагоцитарной теории иммунитета. Он показал, что одним из важнейших механизмов, помогающим человеку бороться с проникшими в его организм болезнетворными микробами, является клеточная защита. И. И. Мечников установил, что белые кровяные тельца — лейкоциты — захватывают и пожирают микробов, проникших в ткани человеческого организма. На месте проникновения микробов развивается воспалительная реакция, а гной — это погибшие лейкоциты. Клетки, пожирающие микробов, И. И. Мечников назвал фагоцитами (от греч. phagos — пожирающий, kytos — клетка). Разработке и доказательству фагоцитарной теории иммунитета он посвятил 25 лет жизни .и был удостоен первой Нобелевской премии. Много внимания И. И. Мечников уделял проблеме старения организма. Он полагал, что гнилостные микробы, живущие в толстом кишечнике человека, отравляют организм ядовит¬ми продуктами своей жизнедеятельности. Поэтому он предлагал использовать для борьбы со старостью антагонистические взаимоотношения микробов. Заменив гнилостную микрофлору кишечника на молочнокислую, которая находится в простокваше, можно, как считал И. И. Мечников, избежать поступления в организм ядовитых продуктов. Несмотря на то что проблема старения организма оказалась намного сложнее, чем полагал ученый, идея использовать один вид микроба в борьбе против другого (антагонизм) принесла существенные плоды. Она получила блестящее воплощение в применении антибиотиков для лечения инфекционных болезней. Антагонизм микробов используется в настоящее время при изготовлении биопрепаратов из различных микробов (колибактерин, бифидумбактерин, бификол и др.) для лечения кишечных заболеваний. Учениками и сотрудниками И. И. Мечникова были Л. А. Тарасевич, А. М. Безредка и П. В. Циклинская. JI. А. Тарасевич (1868—1927) — один из крупнейших организаторов борьбы с эпидемиями заразных болезней в России. Ближайший ученик и продолжатель традиций своего учителя, Л. А. Тарасевич много работал над проблемой иммунологии и фагоцитоза, изучал заболевания туберкулезом среди калмыков, внедрял в практику вакцинацию против туберкулеза и кишечных инфекций. Л. А. Тарасевич был прекрасным организатором, объединившим отечественных микробиологов и эпидемиологов путем организации научных обществ и съездов. Его имя носит крупнейший в СССР Институт по контролю биологических препаратов, основателем которого он был. А. М. Безредка (1870— 1940) работал в лаборатории И. И. Мечникова в Париже после вынужденной эмиграции из России. Его работы в области иммунитета, анафилаксии имеют большое значение. Созданное им учение о местном иммунитете блестяще подтверждается современной наукой, а метод Безредки — постепенное введение лечебных сывороток для предупреждения нежелательных реакций (анафилактический шок)—широко используется и в настоящее время. П. В. Циклинская (1859—1923) — ученица И. И. Мечникова, первая русская женщина — профессор бактериологии, руководитель кафедры бактериологии Московских высших женских курсов. Ей принадлежат работы по изучению кишечной микрофлоры человека и ее значения для здоровья человека, по этиологии детских поносов. В развитие микробиологической науки большой вклад внесли русские ученые: Д. К. Заболотный, Г. Н. Габричевский, И. Г. Савченко, В. И. Кедровский, С. Н. Виноградский, В. Л. Омелянский. Д. К. Заболотный (1866—1929) руководил и принимал непосредственное участие в экспедициях по изучению чумы, холеры в Индии, Маньчжурии, Аравии. Он выявил пути заражения и распространения чумы, изучал методы иммунизации против этой болезни, уделял много внимания эпидемиологии чумы. Д. К. Заболотный совместно с И. Г. Савченко провел героический опыт самозаражения холерой для выяснения возможности создания невосприимчивости к холере после приема энтеральной вакцины из убитых холерных вибрионов. Г. Н. Габричевский (1860—1907) сочетал теоретические работы с практической деятельностью. Он основал в России первое бактериологическое научное общество и создал институт по производству вакцин и сывороток. Этому ученому принадлежат работы по изучению невосприимчивости при возвратном тифе; его работы по скарлатине в дальнейшем были продолжены американскими исследователями. И. Г. Савченко (1862—1932) много работал над изучением механизма реакций иммунитета, в частности фагоцитарной реакции, разрабатывал вопросы иммунитета при сибирской язве и возвратном тифе, предложил метод иммунизации лошадей продуктами скарлатинозного стрептококка для получения лечебной сыворотки. B. И. Кедровскому (1865—1931) принадлежат классические работы по изучению микробиологии проказы. Он доказал в экспериментах на животных изменчивость возбудителя этого заболевания. Ближайшим помощником И. И. Мечникова в период работы на Одесской бактериологической станции, организованной им в 1886 г., был Н. Ф. Гамалея (1859— 1949). Он был направлен к Пастеру для изучения метода приготовления вакцины против бешенства и впервые в России применил ее. Вместе с И. И. Мечниковым Н. Ф. Гамалея открыл фильтрующийся вирус — возбудитель чумы рогатого скота, много работал в области изучения иммунитета, впервые наблюдал феномен растворения бактерий под действием литических агентов, которые в дальнейшем были описаны Д'Эррелем как бактериофаги. Н. Ф. Гамалее принадлежат работы по изучению бешенства, туберкулеза, холеры. Создание почвенной микробиологии свяаано с именем С. Н. Виноградского и его ученика и сотрудника В. Л. Омелянского. C. Н. Виноградский (1856—1953) установил роль микроорганизмов в биологически важных процессах круговорота веществ в природе. Он разработал оригинальный метод накопительных культур, предложив селективные питательные среды, позволившие ему выделить и изучить аутотрофные микроорганизмы почвы: нитрофицирующие и азотфиксирующие. В. Л. Омелянский (1867—1928) — достойный продолжатель С. Н. Виноградского в области почвенной микробиологии. Он открыл микроорганизмы, разлагающие целлюлозу и сбраживающие клетчатку. В. Л. Омелянский создал первый в России учебник по общей микробиологии (1909), который выдержал несколько изданий. 29. Рост и размножение бактерий. Фазы размножения. |