курс микробиологии. Билет Морфология и ультраструктура бактериальной клетки
 Скачать 133.82 Kb.
|
|
Билет 1. Морфология и ультраструктура бактериальной клетки. Являются прокариотами. Цитоплазма (сложная коллоидная система). Химич состав: вода 80%, минеральные соединения, белки, ДНК, РНК. Структуры: нуклеоид, рибосомы, мезосомы, включения. Нуклеоид (бактериальная хромосома, ядерное тельце). Является эквивалентом ядра эукариотич клетки. Содержит генетич аппарат клетки, представлен кольцевой двухспиральной ДНК, связанной с небольшим количеством белка (обл-т основными св-ми) и с РНК-полимеразой. Не имеет ядерной мембраны, не делится митозом, не содержит хромосомы. Методы обнаружения: электрон микроскопия, рентгеноструктур анализ, радиоавтография, цитохимические (окр по романовскому-гимза, по фельгену и перед окраской гидролиз ДНК), фазовоконтрастная микроскопия (кл в живом сост). Плазмиды (м/б, м/отсут). Внехромосомные факторы наследственности. Бывают конъюгативные и неконъюгативные. Представлены двухспиральной кольцевой ДНК. От нуклеоида 2%. м/теряться, м/приобретаться. Потеря не приводит к гибели кл, приобретение даёт дополнит св-ва. Более 20 видов – плазмида лекарств устойчивости бактерий, бактериоциногении, биодеградации, вирулентности. Рибосомы. Внутриклеточ органоиды. Функции: синтез белка. Хим.состав: РНК 90%, белок. Рибосомы в ц/пл свободно, состоят из 2х субъединиц (30S и 20S), перед началом синтеза белка объединяются в одну. У эукариотов другие, разница позволяет эук не испытывать действия антибиотиков. До 50 тыс рибосом, это определяется интенсивностью роста клетки. Различаются по составу белков у про и эукариотов. Включения. Компактные скопления различных хим в-в (полисахариды, жиры, фосфаты, кристалл сера). Это запас питат в-ва, либо продукты обмена. Обнаруживаются при световой электронной микроскопии (спец окраска), метахромазия. Мезосомы. Инвагинации ц/пл-мембраны в ц/пл. функция: генерация энергии. Находятся ферменты дыхания, имеют разную структуру форму трубочек, пузырьков, концентрич мембран, петли. Участвуют в делении кл, спорообразовании, могут ассоциироваться с рибосомами. Цитоплазм мембрана. Полупроницаемая липопротеиновая стр-ра клетки, которая отделяет ц/пл от клеточной стенки бактерии. Хим.сост. у про- и эук- сходен. осмотич барьер, сложные б/х процессы, питание, дыхание, уч-т в делении клетки, синтезе компонента клеточ стенки. Клеточная стенка. Ф-ции: защитная (от осмотич шока), испытывает большое осмотич давл, из окр среды поглощается большое кол-во в-в с низкой молекуляр весом, они накапливаются внутри, в рез-те большая разница м/у внутр и наруж осм давл; определяет форму бактерий (шаровидные, палочковидные, извитые, нитевидные); метаболизм клетки; оказывает повреждающее действие. Капсулы. Факультативная стр-ра. Макрокапсулы, микро-, слизистый слой. Компоненты: вода, полисахариды, м/б полипептиды. К-АГ класс-я: постоянные (пепсины), в опред условиях (пневмококк). Выявление: микроскоп, мазок отпечатков органов, серологич р-ции (микрокапсулу). Жгутики. Факульт. Стр-ра. Нитевидные, 25 нм. Белок флагеллин. Жгутик прикрепляется к базальному тельцу, которое имеет систему дисков, вмонтированных в ц/пл-мембр и клеточную стенку. Располагаются дистальным концом вне клетки. Состоит из нескольких фибрилл, располагаются параллельно, покрыты общей белковой оболочкой. В белке Н-АГ. Количество жгутиков: монотрик, ломфотрик, амфитрик (на 2х концах), перитрик (вся поверхность). Функции: движение, смена субстрата, адгезия субстрата, перфорирует стенку. Выявление: прямые (электрон мик-скоп, световая мик/скоп, свет мик/скоп со спец методами окраски), косвенные (серол р-ции, по движению в водной среде, по диффуз помутн-м полужирн питат среды). Ворсины, пили. Тоже факультативные. Из ц/пл и на поверхности, толще жгутиков. 2 типа: общего (адгезия субстрата, обм в-в), специализированного типа (F-пили, секс-пили, конъюгативные). Состав: белок. Споры. Факульт. Стр-ра. Сохранение генетического материала. Спорообразование примерно 20ч. Прорастание спор 4-5ч в благоприятных условиях. Морфология. Кокковидные бактерии (кокки) по характеру взаиморасположения после деления подразделяются на ряд вариантов. Делятся в 1 плоскости. 1.Микрококки. Клетки расположены в одиночку. Входят в состав нормальной микрофлоры, находятся во внешней среде. Заболеваний у людей не вызывают. 2.Диплококки. Деление этих микроорганизмов происходит в одной плоскости, образуются пары клеток. Среди диплококков много патогенных микроорганизмов- гонококк, менингококк, пневмококк. 3.Стрептококки. Деление осуществляется в одной плоскости, размножающиеся клетки сохраняют связь (не расходятся), образуя цепочки. Много патогенных микроорганизмов- возбудители ангин, скарлатины, гнойных воспалительных процессов. Делятся в 2х плоскостях: 4.Тетракокки. Деление в двух взаимоперпендикулярных плоскостях с образованием тетрад (т.е. по четыре клетки). Медицинского значения не имеют. Делятся в 3х плоскостях: 5.Сарцины. Деление в трех взаимоперпендикулярных плоскостях, образуя тюки (пакеты) из 8, 16 и большего количества клеток. Часто обнаруживают в воздухе. 6.Стафилококки (от лат.- гроздь винограда). Делятся беспорядочно в различных плоскостях, образуя скопления, напоминающие грозди винограда. Вызывают многочисленные болезни, прежде всего гнойно- воспалительные. Палочковидные формы микроорганизмов. 1монобактерии.Бактерии- палочки, не образующие спор. 2. Диплобактерии3.стрептобактерии: Бациллы- аэробные спорообразующие микробы. Диаметр споры обычно не превышает размера (“ширины”) клетки (эндоспоры).Клостридии- анаэробные спорообразующие микробы. Диаметр споры больше поперечника (диаметра) вегетативной клетки, в связи с чем клетка напоминает веретено или теннисную ракетку.Необходимо иметь в виду, что термин “бактерия” часто используют для обозначения всех микробов- прокариот. В более узком (морфологическом) значении бактерии- палочковидные формы прокариот, не имеющих спор. Извитые формы микроорганизмов. 1.Вибрионы и кампилобактерии- имеют один изгиб, могут быть в форме запятой, короткого завитка. 2.Спириллы- имеют 2- 3 завитка. 3.Спирохеты- имеют различное число завитков, аксостиль- совокупность фибрилл, специфический для различных представителей характер движения и особенности строения (особенно концевых участков). Из большого числа спирохет наибольшее медицинское значение имеют представители трех родов- Borrelia, Treponema, Leptospira. Билет 2. Методы микроскопического исследования микроорганизмов. Светлопольная микроскопия осуществляется с помощью обычного светового микроскопа, основной частью которого является объектив. На оправе объективов обозначается увеличение: 8, 10, 20, 40, 90. При исследовании микробов применяется иммерсионная система (объектив). Иммерсионный объектив погружают в каплю кедрового масла, нанесенного на препарат. Кедровое масло имеет такой же коэффициент преломления, как и стекло, и этим достигается наименьшее рассеивание световых лучей. Изображение, получаемое в объективе, увеличивает окуляр, состоящий из двух линз. В отечественных микроскопах применяются окуляры с увеличением: 7, 10, 15. Общее увеличение микроскопа определяется произведением увеличения объектива на увеличение окуляра. В микробиологии обычно используются увеличения в 900-1000 раз. Качество микроскопа зависит не от степени увеличения, а от его разрешающей способности. Под этим надо понимать наименьшее расстояние между двумя точками препарата, при котором они еще четко различимы под микроскопом. Разрешающая способность обычных световых микроскопов с иммерсионной системой равна 0,2 мкм. Темнопольная микроскопия Микроскопия в темном поле зрения основана на следующем принципе. Лучи освещают объект не снизу, а сбоку и не попадают в глаза наблюдателя, поле зрения остается темным, а объект на его фоне оказывается светящимся. Это достигается с помощью специального конденсора (параболоид), или обычного конденсора, прикрытого в центре кружком черной бумаги. Препараты для темнопольной микроскопии готовят по типу раздавленной капли. Исследуемый материал (бактериальная культура в физиологическом растворе) наносят на предметное стекло, которое покрывают покровным . Капля материала заполняет все пространство между покровным и предметным стеклом, образуя ровный слой. Темнопольная микроскопия используется для изучения живых неокрашенных микроорганизмов. Фазово-контрастная микроскопия При прохождении пучка света через неокрашенный объект изменяется лишь фаза колебания световой волны, что не воспринимается человеческим глазом. Чтобы изображение стало контрастным необходимо превратить фазовые изменения световой волны в видимые амплитудные. Это достигается с помощью фазовоконтрастного конденсора и фазового объектива. Фазовоконтрастный конденсор представляет собой обычный объектив с револьвером и набором кольцевых диафрагм для каждого объектива. Фазовый объектив снабжен фазовой пластинкой, которую получают нанесением солей редкоземельных элементов на объектив. Изображение кольцевой диафрагмы совпадает с кольцом фазовой пластинки соответствующего объектива. Фазовоконтрастная микроскопия значительно повышает контрастность объекта и используется для изучения нативных препаратов. Люминесцентная микроскопия основана на способности некоторых веществ под влиянием падающего на них света испускать лучи с другой (обычно большей) длиной волны (флюоресцировать). Такие вещества называют флюорохромами (акридиновый желтый, ФИТЦ, родамин и др.). Объект, обработанный флюорохромом, при освещении ультрафиолетовыми лучами приобретает яркий цвет в темном поле зрения. Основной частью люминесцентного микроскопа является осветитель, имеющий лампу ультрафиолетового цвета и систему фильтров к нему. Очень важно использование нефлюоресцентного иммерсионного масла. Люминесцентная микроскопия в практической микробиологии используется для индикации и идентификации возбудителей инфекционных заболеваний с помощью реакции иммунофлюоресценции. Электронная микроскопия. Возможности оптических микроскопов ограничены слишком большой длиной волны видимого света (6000 А). Объекты, размеры которых меньше этой величины, находятся за пределами разрешающей способности светового микроскопа. В электронном микроскопе вместо световых волн используются электронные лучи, обладающие чрезвычайно малой длиной волны и высокой разрешающей способностью. В качестве источника электронных лучей применяют электронную пушку, основой которой служит вольфрамовая нить, нагретая электрическим током. Между вольфрамовой нитью и анодом на пути электронов находится электрическое поле высокого напряжения. Электронный поток вызывает свечение фосфоресцирующего экрана. Проходя через объект, части которого имеют различную толщину, электроны будут соответственно задерживаться, что проявится на экране участками затемнения. Объект приобретает контрастность. Препараты для электронной микроскопии готовят на тончайших коллоидных пленках, исследую объекты после их высушивания («нативные препараты»), напыления при помощи тяжелых металлов, ультратонких срезов метода реплик и др. С помощью электронной микроскопии можно обнаружить самые мелкие структуры, получит увеличение до 200 000 и увидеть объекты размером 0,002 мкм. Билет 3. Особенности строения и химического состава клеточной стенки Гр(+) и Гр(-) бактерий. Клеточная стенка бактерий тонкая, эластичная и ригидная, может полностью отсутствовать у L-форм, протопластов и микоплазм (класс Mollicites). Она выполняет защитную, опорную и формообразующую функции. На поверхности клеточной стенки расположены рецепторы для бактериофагов, бактериоцинов и химических веществ. Её толщина 0,01–0,04 мкм. В состав стенки бактерий входит пептидогликан, представленный гликановыми цепями, состоящими из чередующихся N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты (NАМК), связанных между собой b-гликозидными связями, а через молекулы NАМК пептидными мостиками. В состав пептидных мостиков входят уникальные аминокислоты: диаминопимелиновая и D-изомеры глутаминовой кислоты и аланина. Таким образом, наличие двух типов связей придает особую прочность и ригидность клеточной стенке бактерий. В то же время эти связи являются мишенями: b-гликозидная – для лизоцима, пептидные – для b-лактамных антибиотиков. Клеточные стенки Гр(+) и Гр(−) бактерий отличаются по строению и химическому составу. Компонентами стенки Гр(+) бактерий являются: пептидогликан, полисахариды и тейхоевые кислоты (состоящие из сахаров, спиртов, аминокислот и фосфорной кислоты).Стенки Гр(−) бактерий содержат незначительное количество пептидогликана и липиды, связанные с белками и сахарами в сложные комплексы – липопротеиды и липополисахариды. Содержат белки-порины: мажорные и минорные. Структура клеточной стенки грациликутных бактерий многослойная. Липополисахарид Гр(−) бактерий состоит из базиса, липида «А» и полисахаридных звеньев. Полисахаридная часть ЛПС обладает иммуногенными свойствами и называется «О-Аг». О-Аг обладает специфичностью. Липидная часть термоустойчива и отвечает за биологические эффекты эндотоксина. Билет 4. Протопласты, сферопласты, L-формы. Удаление клеточной стенки приводит к образованию L-форм, протопластов и сферопластов, различающихся по происхождению (из Гр(+) или Гр(−) бактерий соответственно), а также по осмотической устойчивости. Пребывая в изотонической среде, бактерии, лишенные клеточной стенки, способны поглощать О2 и выделять СО2, а также размножаться. Под действием внешних факторов бактерии способны терять клеточную стенку и образовывать L-формы (названы в честь института им. Д. Листера, где были выделены впервые). Подобная трансформация может быть спонтанной (например, у хламидий) или индуцированной (например, под действием антибиотиков). Выделяют стабильные и нестабильные L-формы; первые не способны к реверсии, а вторые реверсируют в исходные формы после удаления фактора воздействия. Протопласты образуются при полном удалении клеточной стенки (например, под действием лизоцима). Они состоят из цитоплазматической мембраны и клеточного содержимого. Для поддержания сферической формы протопласты нуждаются в изотонической среде и теряют целостность При переносе в гипо- или гипертоническую среду. Клетки с поврежденной клеточной стенкой образуют сферопласты(т.е. они принимают сферическую форму) даже в неизотонической среде т.к. они устойчивы к разнице осмотического давления между внутриклеточными и внеклеточными отделами. Билет 5. Метаболизм микроорганизмов. Ферменты. Практическое использование биохимической активности микроорганизмов. Совокупность химических реакций в клетке называется метаболизмом или обменом веществ. Термин «метаболизм» объединяет два процесса: катаболизм (диссимиляция, или энергетический метаболизм) и анаболизм (ассимиляция, или пластический метаболизм). Метаболизм микроорганизмов имеет ряд особенностей: 1.Реакции обмена веществ идут с огромной скоростью и большой интенсивностью, в 100 раз превышающей скорость метаболизма эукариотических организмов. 2.В качестве питательных веществ микроорганизмы могут использовать как органические, так и неорганические соединения. 3.Микроорганизмы могут жить в бескислородных условиях и при наличии кислорода. 4.Микроорганизмы отличаются широким спектром адаптации к факторам окружающей среды. 5.Большая часть энергии выделяется у микроорганизмов вне клетки из-за простоты структуры и несовершенства строения. По способу получения энергии все микроорганизмы могут быть подразделены на 4 категории: фотолитотрофы, фотоорганотрофы, хемолитотрофы и хемоорганотрофы. Фототрофы используют энергию солнечной радиации. Источник энергии хемотрофов – химические соединения. 1.Фотолитотрофы. Рост зависит от экзогенных неорганических доноров электронов. 2.Фотооорганотрофы. Рост зависит от экзогенных органических доноров электронов. 3.Хемолитотрофы. Рост зависит от окисления экзогенных неорганических соединений. 4.Хемоорганотрофы. Рост зависит от окисления или сбраживания экзогенных органических соединений Все реакции в бактериальной клетке (распад и биосинтез органических соединений, выделение и накопление энергии) катализируются соответствующими ферментами. Ферменты – это специфические и эф -фективные белки, которые узнают соответствующий субстрат по пространственному распределению его молекулы и распределению зарядов в ней. Ферменты-белки обладают строгой специфичностью – каждый фермент регулирует свою реакцию. Локализация ферментов в прокариотической клетке разнообразна. Одни – находятся в цитоплазме, другие – в цитоплазматической мембране, мезосомах и периплазме. Существует несколько классификаций ферментов. 1.По локализации: • Эндоферменты – находятся внутри клетки. • Экзоферменты – выделяются в окружающую среду, относятся к типу адаптивных. 2.По наличию субстрата: • Конститутивные – всегда присутствуют в клетке, независимо от наличия субстрата. • Индуцибельные – в клетке синтезируются при наличии субстрата. 3.По характеру превращений выделяют 6 классов ферментов: • Оксидоредуктазы (класс 1) – катализируют процессы окисления. • Трансферазы (класс 2) – переносят радикал с одного субстрата к другому. • Гидролазы (класс 3) – участвуют в реакциях гидролиза, катализируют расщепление сложных органических соединений при участии Н2О • Лиазы (класс 4) – катализируют образование или расщепление химических соединений, при этом образуются или исчезают двойные связи. • Изомеразы (класс 5) – перемещают радикалы в пределах молекулы без изменения общей формулы субстрата. • Лигазы (класс 6) – катализируют энергозависимые реакции и поэтому их действие сопряжено с гидролизом нуклеозидтрифосфата. У патогенных видов существуют ферменты агрессии, например: • Уреаза – расщепляет мочевину до NH3, который токсичен для организма. • Коагулаза – вызывает коагуляцию белков макроорганизма. • Лецитиназа – расщепляет лецитин эукариотических клеток. Ферментный состав микроорганизма определяет геном: каждый микроорганизм может синтезировать только те ферменты, для которых имеются соответствующие гены. Питание и дыхание см. вопросы 12, 13. Билет 6. Общая характеристика вирусов. Принцип классификации. Значение работ Ивановского для вирусологии. Морфология и структура вириона. Химический состав вириона. Дмитрий Иосифович Ивановский 12 февраля 1892 года доложил на заседании Ученого Совета Академии наук о своих наблюдениях, болезнь табака «табачная мозаика» вызывается агентом, легко проходящим ч/з бактериальные фильтры. Он заразил здоровые растения, но на искусст питат средах не росло, дал название «фильтрующиеся бактерии». |