Экзаменационные вопросы по дисциплине Микробиология, вирусология
 Скачать 0.77 Mb.
|
|
Простейшие – эукариотические одноклеточные микроорганизмы, составляющие подцарство Protozoa царства животных (Animalia). Простейшие включают 7 типов, из которых три типа (Sarcomastigophora, Apicomplexa, Ciliophora) имеют представителей, вызывающих заболевания у человека. Размеры простейших колеблются в среднем от 5 до 30 мкм. Снаружи простейшие окружены мембраной (пелликулой) – аналогом цитоплазматической мембраны клеток животных. Некоторые простейшие имеют опорные фибриллы. Цитоплазма и ядро соответствуют по строению эукариотическим клеткам: цитоплазма состоит из эндоплазматического ретикулума, митохондрий, лизосом, многочисленных рибосом и др.; ядро имеет ядрышко и ядерную оболочку. Передвигаются простейшие посредством жгутиков, ресничек и путем образования псевдоподий. Простейшие могут питаться в результате фагоцитоза или образования особых структур. Многие простейшие при неблагоприятных условиях образуют цисты – покоящиеся стадии, устойчивые к изменению температуры, влажности и др. Простейшие окрашиваются по Романовскому-Гимзе (ядро – красного, цитоплазма – синего цвета). Тип Sarcomastigophora. Подтип Mastigophora (жгутиконосцы) включает следующих патогенных представителей: трипаносому – возбудителя африканского трипаносомоза (сонная болезнь); лейшмании – возбудителей кожной и висцеральной форм лейшманиозов; трихомонады, передающиеся половым путем и паразитирующие в толстой кишке человека; лямблию – возбудителя лямблиоза. Эти простейшие характеризуются наличием жгутиков: один – у лейшмании, четыре свободных жгутика и короткая ундулирующая мембрана – у трихомонад. К подтипу Sarcodina (саркодовые) относится дизентерийная амеба – возбудитель амебной дизентерии человека. Морфологически сходна с ней непатогенная кишечная амеба. Эти простейшие передвигаются путем образования псевдоподий. Питательные вещества захватываются и погружаются в цитоплазму клеток. Половой путь размножения у амеб отсутствует. При неблагоприятных условиях они образуют цисту. Тип Apicomplexa. В классе Sporozoa (споровики) патогенными представителями являются возбудители токсоплазмоза, кокцидиоза, саркоцистоза и малярии. Жизненный цикл возбудителей малярии характеризуется чередованием полового размножения (в организме комаров Anopheles) и бесполого (в клетках тканей и эритроцитах человека они размножаются путем множественного деления). Токсоплазмы имеют форму полулуний. Токсоплазмозом человек заражается от животных. Токсоплазмы могут передаваться через плаценту и поражать центральную нервную систему и глаза плода. Тип Ciliophora. Патогенный представитель – возбудитель балантидиаза – поражает толстый кишечник человека. Балантидии имеют многочисленные реснички и поэтому подвижны. 21. Питание бактерий. Механизмы транспорта питательных веществ в бактериальную клетку. Поступление в бактериальную клетку питательных веществ представляет собой сложный физико-химический процесс, которому способствует ряд факторов: разница в концентрации веществ, величина молекул, их растворимость в воде или липидах, рН среды, проницаемость клеточных мембран и т. д. В проникновении питательных веществ в клетку различают четыре возможных механизма. 1. Пассивная диффузия (осмос) - поступление питательных веществ из окружающей среды через клеточную стенку и цитоплазматическую мембрану в результате разницы концентраций питательных веществ внутри бактериальной клетки и в питательной среде. Процесс осуществляется по направлению градиента концентрации вещества без затрат энергии АТФ. Посредством пассивной диффузии в клетку поступает вода и некоторые ионы. 2. Облегченная диффузия. Осуществляется по направлению градиента концентрации с участием специальных белков-переносчиков, которые называются пермеазами. Пермеаза на внешней стороне цито плазматической мембраны специфически связывается с молекулой субстрата. На внутренней поверхности мембраны происходит диссоциация комплекса пермеаза - субстрат. При этом транспортируемое вещество высвобождается в цитоплазму, а пермеаза вновь принимает первоначальное положение. Облегченная диффузия осуществляется без затрат энергии АТФ. 3. Активный транспорт. Осуществляется против градиента концентрации с помощью пермеаз и с затратой энергии АТФ. По этому механизму в бактериальные клетки поступает основное количество питательных веществ. 4. Перенос групп. Сущность этого механизма состоит в переносе питательного вещества внутрь клетки против градиента концентрации с помощью пермеаз в химически измененной форме с затратой энергии АТФ. По этому механизму внутрь клетки поступают крупные молекулы питательных веществ. 22. Классификация бактерий по типам питания (аутотрофы, гетеротрофы, сапрофиты, облигатные и факультативные паразиты) и источникам энергии (фототрофы и хемотрофы). Примеры. По типу питания микроорганизмы делятся на: автотрофы – синтезируют все углеродсодержащие вещества из СО2; гетеротрофы – в качестве источника углерода используют органические вещества; (E.coli) сапрофиты – питаются органическими веществами отмерших организмов; (M.salivarum, M.orale, M. smegmatis) паразиты – живут за счет органических веществ живой клетки. (C.pneumoniae, R.prowazeki) Облигатные паразиты – паразит, неспособный жить или размножаться без паразитирования, не выживает без связи с хозяином (хламидии, риккетсии и вирусы). Факультативные паразиты – паразит, способный жить и размножаться самостоятельно, независимо от вида-хозяина, но часто паразитирующий на нем. (многие кишечные бактерии) (S.aureus, K.pneumoniae) В зависимости от источников энергии и природы доноров микроорганизмы подразделяют на фототрофы (фотосинтезирующие), способные использовать солнечную энергию, и хемотрофы (хемосинтезирующие), получающие энергию за счет окислительно – восстановительных реакций. К фототрофам относятся исключительно сапрофитные микроорганизмы. В патологии человека ведущую роль играют хемосинтезирующие микроорганизмы. В зависимости от природы доноров электронов хемотрофы подразделяются на хемолитотрофы(хемоавтотрофы) и хемоорганотрофы (хемогетеротрофы). 23.Факторы роста. Ауксотрофы и прототрофы. Некоторые бактерии (особенно прихотливые или мутанты с наследственными дефектами) могут расти только в среде, дополненной определёнными компонентами, которые сами микроорганизмы синтезировать не могут. Эти компоненты известны как ростовые факторы, а подобные бактерии называют ауксотрофами. Если ауксотрофия возникает в результате мутации, то «дикий», или основной тип, не нуждающийся в определённом факторе роста, называют прототрофным. Основные ростовые факторы — витамины, пурины и пиримидины. Наиболее важны для бактерий водорастворимые витамины, принимающие участие в функционировании большого количества ферментов в качестве коэнзимов. Потребность бактерий в этих продуктах очень мала (например, рост стафилококков обеспечивает внесение 0,003 мг тиамина и 0,2 мг никотиновой кислоты на 1 л среды), то есть факторы роста не используются в качестве пластического или энергетического материала, но обеспечивают регуляцию метаболизма. Классификация факторов стимулирующих рост бактерий Факторы, стимулирующие рост бактерий, разделяют на три категории. Вещества, присутствие которых обязательно для роста бактерий. Это может быть определённая аминокислота, например, гистидин, для штамма Salmonella thyphi murium his- (гистидин-отрицательный), ауксотрофного по гистидину, либо набор витаминов (лактофлавин, тиамин, биотин, фолиеван и пантотеновая кислота) и аминокислот, без которых нельзя вырастить молочнокислые бактерии. Факторы, отсутствие которых не вызывает полной остановки роста культуры. Обычно это определённые витамины, входящие в состав простетических групп ферментов и необходимые в очень малых количествах. Факторы, синтезируемые самими микроорганизмами и добавление которых в среду ускоряет рост, но это условие не обязательно (например, в синтетическую среду культивирования Escherichia coli можно добавить дрожжевой автолизат для интенсификации роста, но и на простой минеральной среде с глюкозой бактерия будет расти). Пусковые факторы роста выделяют в особую категорию. Они имеют существенное значение для начала роста культуры. Позднее клетки культуры синтезируют все необходимые для их роста продукты самостоятельно. В качестве примера можно привести необходимость следовых количеств гистидина для роста ревертантов Salmonella his- и их обратной мутации в his+ (гистидинположительный). Хотя прототрофы his+ не нуждаются в факторах роста, деление исходного ауксотрофа his-, необходимое для закрепления обратной мутации, может протекать только в присутствии гистидина. 24. Ферменты бактерий. Химическая природа. Экзо - и эндоферменты, их зачение в метаболизме клетки. Конститутивные и индуцибельные ферменты. Примеры. Классы ферментов: оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы и синтетазы (лигазы). Ферменты имеют большое значение в жизни бактериальной клетки. Они являются биологическими белковыми катализаторами, характеризуются высокой субстратной специфичностью действия, участвуют во всех метаболических процессах. У бактерий обнаружены ферменты 6 классов: – оксидоредуктазы— окислительно-восстановительные ферменты (дегидрогеназы, цитохромы, пероксидазы, каталазы) — катализируют окислительно-восстановительные реакции; – трансферазы — осуществляют реакции переноса групп атомов с одной молекулы на другую (напр., трансаминазы переносят аминогруппы от аминокислот к кетокислотам, обеспечивая синтез аминокислот); – гидролазы — осуществляют гидролитическое расщепление различных соединений (пептидогидролазы разрушают белки, эстеразы разрушают сложноэфирные связи, амилаза разрушает крахмал); – лиазы — катализируют реакции отщепления от субстрата химической группы негидролитическим путем (без участия воды) с образованием двойных связей (например, декарбоксилазы отщепляют карбоксильные группы); – изомеразы — катализируют реакции изомеризации и определяют пространственное расположение групп элементов; – лигазы(синтетазы) — катализируют реакции связывания, сопровождающиеся расщеплением пирофосфатной связи в молекуле АТФ или аналогичного трифосфата. По месту функционирования микробные ферменты делятся на: – эндоферменты — локализуются в периплазматическом пространстве, ЦПМ и ЦП; катализируют внутриклеточные реакции (синтетические процессы, дыхание); – экзоферменты — выделяются во внешнюю среду. Осуществляют процессы расщепления высокомолекулярных субстратов до низкомолекулярных соединений, способных проникать внутрь клетки. Соотношение у микроорганизмов сдвинуто в сторону экзоферментов, так как объем клетки маленький и экзоферменты играют исключительно важную роль в приспособлении микроорганизмов к неблагоприятным условиям. Способность к образованию экзоферментов во многом определяет инвазивность бактерий — способность проникать через слизистые, соединительнотканные и другие тканевые барьеры. Напр., гиалуронидаза расщепляет гиалуроновую кислоту, входящую в состав межклеточного вещества, что повышает проницаемость тканей (клостридии, стрептококки, стафилококки); нейраминидаза облегчает преодоление слоя слизи, проникновение внутрь клеток и распространение в межклеточном пространстве (холерный вибрион, дифтерийная палочка). К экзоферментам относятся энзимы, разлагающие антибиотики. В соответствии с механизмами генетического контроля у бактерий выделяют различают ферменты: – конститутивные — синтезируются постоянно, в том числе и при отсутствии субстрата в окружающей среде и работают всегда. К конститутивным ферментам относятся ферменты гликолиза. – индуцибельные (адаптивные) — их синтез индуцируется наличием субстрата для данного фермента. Работают по мере необходимости: если внести во внешнюю среду субстрат, то через 2–3 секунды повышается активность ферментов, его утилизирующих. Также быстро и прекращается биосинтез индуцибельных ферментов при исчезновении субстрата. К индуцибельным ферментам относятся ферменты транспорта и катаболизма (напр., лактозопермеаза, b–галактозидаза, b–лактамазы). Соотношение у микроорганизмов сдвинуто в сторону индуцибельных ферментов, обеспечивающих легкую приспособляемость и выживаемость бактерий благодаря способности переключать метаболизм с одного субстрата на другой. 25. Методы изучения ферментативной активности бактерий и использование ее для идентификации бактерий. Наиболее часто определяют ферменты класса гидролаз и оксидоредуктаз, используя специальные методы и среды. Для определения протеолитической активности микроорганизмы засевают в столбик желатина уколом. Через 3—5 дней посевы просматривают и отмечают характер разжижения желатина. При разложении белка некоторыми бактериями могут выделяться специфические продукты — индол, сероводород, аммиак. Для их определения служат специальные индикаторные бумажки, которые помещают между горлышком и ватной пробкой в пробирку с МПБ или (и) пептонной водой, засеянными изучаемыми микроорганизмами. Индол (продукт разложения триптофана) окрашивает в розовый цвет полоску бумаги, пропитанной насыщенным раствором щавелевой кислоты. Бумага, пропитанная раствором ацетата свинца, в присутствии сероводорода чернеет. Для определения аммиака используют красную лакмусовую бумажку. Для многих микроорганизмов таксономическим признаком служит способность разлагать определенные углеводы с образованием кислот и газообразных продуктов. Для выявления этого используют среды Гисса, содержащие различные углеводы (глюкозу, сахарозу, мальтозу, лактозу и др.). Для обнаружения кислот в среду добавлен реактив Андреде, который изменяет свой цвет от бледно-желтого до красного в интервале рН 7,2—6,5, поэтому набор сред Гисса с ростом микроорганизмов называют «пестрым рядом». Для обнаружения газообразования в жидкие среды опускают поплавки или используют полужидкие среды с 0,5% агара. Для того чтобы определить интенсивное кислотообразование, характерное для брожения смешанного типа, в среду с 1% глюкозы и 0,5% пептона (среда Кларка) добавляют индикатор метиловый красный, который имеет желтый цвет при рН 4,5 и выше, и красный — при более низких значениях рН. Гидролиз мочевины определяют по выделению аммиака (лакмусовая бумажка) и подщелачиванию среды. Обнаружить каталазу можно по пузырькам кислорода, которые начинают выделяться сразу же после смешивания микробных клеток с 1 % раствором перекиси водорода. Для определения цитохромоксидазы применяют реактивы: 1) 1% спиртовый раствор сс-нафтола-1; 2) 1% водный раствор N-диметил-р-фенилендиамина дигидрохлорида. О наличии цитохромоксидазы судят по синему окрашиванию, появляющемуся через 2—5 мин. Для определения нитритов используют реактив Грисса: появление красного окрашивания свидетельствует о наличии нитритов. 26. Методы изучения протеолитической активности бактерий (реакции на индол, сероводород и др.) Разложение микробами белка сопровождается образованием индола, сероводорода, аммиака. Реакция на сероводород. Исследуемую культуру засевают в МПБ, под пробкой укрепляют полоску бумаги, пропитанной ацетатом свинца. Почернение бумаги после инкубации при 370 в течение 2-3 суток свидетельствует о наличии сероводорода. E.coli не образует сероводород в отличие от возбудителей брюшного тифа и паратифа В. Проба на индол: Способ Эрлиха: в пробирку с культурой бактерий прибавляют 2-3 мл эфира, содержимое энергично перемешивают и добавляют несколько капель реактива Эрлиха (спиртовой раствор парадиметиламидобензальдегида с хлороводородной кислотой). В присутствии индола наблюдается розовое окрашивание; при осторожном наслаивании образуется розовое кольцо. 27. Принципы определения каталазной и плазмокоагулазной активности стафилококков. Идентификация стафилококков по биохимическим признакам: а) определение каталазной активности На предметное стекло наносят каплю 1-3% раствора пероксида водорода и вносят в нее петлю с бактериальной культурой. Каталаза разлагает пероксид водорода на кислород и воду. Выделение пузырьков O2 свидетельствует о наличии у данного вида бактерий фермента каталазы. Каталазной активностью обладают стафилококки в отличие от стрептокков; б) определение плазмокоагулазной активности. Плазмокоагулаза – фермент S.aureus сворачивающий фибрин за счет активации предшествующего в плазме крови протромбина, тем самым, защищая бактерии от клеточных и гуморальных факторов иммунитета. В пробирку с цитратной плазмой вносят исследуемую культуру, помещают в термостат при (37 +/- 1) °С и через 1, 2, 3, 18 и 24 ч проверяют наличие свертывания плазмы. Реакция считается положительной независимо от степени свертывания плазмы. S.аureus обладает плазмокоагулазной активностью в отличие от других стафилококков. 28. Пигменты бактерий, классификация по растворимости в воде. Примеры, их значение. Многие бактерии и грибы в процессе жизни выделяют красящие вещества-пигменты, придающие культурам разнообразный цвет и оттенки (белый, желтый, красный, розовый, золотистый, черный, зеленый, фиолетовый). Образование пигмента для ряда микроорганизмов является стойким признаком вида, что используют при их идентификации. Если пигмент растворим в воде, то питательная среда, в которой растут пигментирующие бактерии, также окрашивается в соответствующий цвет. В зависимости от отношения к растворителям - воде, спирту, эфиру, различают: пигменты, растворимые в воде (синий пигмент пиоцианин, выделяемый Pseudomonas aeruginosa (синегнойная палочка) пигменты, растворимые в спирте (красный пигмент - продигиозан, выделяемый (Штамм bacterium prodigiosum (serratia marcescens) пигменты, не растворимые ни в воде, ни в спирте (черный пигмент грибов). Пигменты у микробов играют защитную роль против действия солнечного света. Кроме того, они участвуют в процессе дыхания. Пигменты бактерий представлены различными веществами — каротиноидами, феназиновыми производными, пирролами, антоцианами и др. Пигменты бактерий — вторичные метаболиты, то есть они не являются веществами, обязательно присутствующими у всех бактерий. Например, даже внутри одного вида Serratia mareescens есть пигментообразующие и беспигментные штаммы. Среди пигментов преобладают жёлтые, оранжевые и красные каротиноидные пигменты. Способность к пигментообразованию выражена у видов Sarcina, Micrococcus, Staphylococcus, Corynebacterium, Mycobacterium, Nocardia и др. Этот признак генетически детерминирован, поэтому его используют в качестве дифференцирующего критерия. • Пигменты защищают бактерии от действия видимого света и УФ-лучей. Мутанты, лишённые способности к пигментообразованию, быстро погибают на свету. Искусственно окрашенные бактерии (например, метиленовым синим) также проявляют повышенную лабильность к инсоляции. Бактерицидное действие солнечного света проявляется в присутствии кислорода и обусловлено фотоокислением. При этом клеточные пигменты (флавины и цитохромы) действуют как катализаторы. Каротиноиды ингибируют этот процесс. У некоторых бактерий образование пигментов происходит только на свету (например, каротиноидов у туберкулёзной палочки). • Многие пигменты проявляют антибиотические свойства. Между пигментацией и образованием вторичных метаболитов существует такая тесная корреляция, что при наличии пигментов можно с большой долей вероятности ожидать образования антибиотиков и других БАВ. 29. Основные типы биологического окисления субстрата бактериями. Аэробы, факультативные анаэробы, микроаэрофилы, анаэробы. Примеры. Процесс получения энергии у прокариотов—дыхание (биологическое окисление), в результате которого синтезируются молекулы АТФ. У некоторых микроорганизмов аккумулятором энергии могут быть и другие фосфаты, иногда даже неорганические. |