Курслекций по дисциплине в. Од. 1 Ветеринарная микробиология, вирусология
 Скачать 1.08 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра микробиологии, эпизоотологии и вирусологии К У Р С Л Е К Ц И Й по дисциплине: Б1.В.ОД.1 Ветеринарная микробиология, вирусология, эпизоотология, микология с микотоксикологией и иммунология для ас- пирантов 2 курса по направлению подготовки 36.06.01 Ветеринария и зоотех- ния, направленность: «Ветеринарная микробиология, вирусология, эпизоото- логия, микология с микотоксикологией и иммунология», квалификация – Ис- следователь. Преподаватель исследователь Краснодар 2014 Курс лекций для аспирантов подготовили: Заведующий кафедрой микробиологии, эпизоотологии и вирусологии, д.в.н., профессор Шевченко А.А. Курс лекций рассмотрен и утвержден на заседании методической комиссии факультета ветеринарной медицины протокол № 10 от «23» июня 2014 г. Председатель методической комиссии факультета ветеринарной медицины профессор Шевченко А.А. © Шевченко А.А. © ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет», 2014 Лекция №1 Особенности морфологии, строения микроорганизмов и их основные свой- ства Микробы — это в основном одноклеточные бесхлорофилльные организмы прокариоти- ческоготипа. По форме различают шаровидные, палочковидные и извитые микробы. Палочковидные, или цилиндрические, формы принято делить на бактерии и бациллы. Бактерии — палочковидные формы, не образующие спор (пишут Bact, например Bact. aceti). Бациллы — палочковидные формы, образующие споры (пишут Вас, например Вас. subtilis). Бактерии и бациллы бывают разными по форме и размерам. Концы палочек чаще закругле- ны, но могут быть срезаны под прямым углом (возбудитель сибирской язвы), иногда сужены. У мелких бактерий разница между длиной и шириной невелика; по внешнему виду они на- поминают кокки, в связи с чем такие формы получили название коккобактерии (возбудитель бруцеллеза). Спорообразующие микроорганизмы окрашиваются в основном по Граму положительно. Большинство из них имеют палочковидную форму и лишь Sporosarcina — шаровидную. Среди палочковидных форм, образующих споры, различают бациллы и клостридии. Ба- циллы, за исключением Вас. anthracis, подвижны. Бациллы — аэробы. У бацилл споры не превышают толщины вегетативной клетки. Клостридии — анаэробы. Споры толще вегета- тивной клетки. Такие формы напоминают веретено, ракетку, лимон, барабанную палочку. Клостридии принимают участие во многих процессах в природе. Являются возбудителями анаэробных инфекций. Вызывают аммонификацию белковых веществ, мочевины. Разлагают фосфорорганические соединения. Фиксируют молекулярный азот и др. Палочки, как и кокки, могут располагаться попарно или цепочкой. При соединении бак- терий попарно образуются диплобактерии, при таком же соединении бацилл — диплобацил- лы. Соответственно образуются стрептобактерии и стрептобациллы, если клетки распола- гаются цепочкой. Тетрад и пакетов палочковидные формы не образуют, так как они делятся в одной плоскости, перпендикулярной продольной оси. Термин «бактерии» применяют для обозначения палочковидных форм, не образующих спор, и это правильно, в то время как многие авторы используют его как собирательное название разных микроорганизмов. Мы считаем, что вместо «бактерии» следует применять слово «микроорганизмы», или кратко «микробы». Извитые формы микробов определяют не только по длине и диаметру, но и по количе- ству завитков. Вибрионы напоминают по форме запятую. Спириллы — извитые формы, обра- зующие до 3-5 завитков. Спирохеты — тонкие длинные извитые формы с множеством за- витков. Они занимают промежуточное положение между бактериями и простейшими. Мико- бактерии — палочки с боковыми выростами (возбудители туберкулеза, паратуберкулеза). Коринебактерии напоминают микобактерии, но отличаются от них образующимися на кон- цах утолщениями и включениями зерен в цитоплазме (дифтерийная палочка). Нитчатые бактерии — многоклеточные организмы, имеющие форму нити. Миксобактерии — скользя- щие микробы, по форме напоминающие палочки или веретено. Простекобактерии могут быть треугольной или иной формы. У некоторых из них лучевая симметрия. Свое название такие организмы получили по наличию остроконечных выростов — простек. Размножаются они делением, или почкованием. Так, у треугольных форм на одной из вершин образуется почка, которая при достижении размеров материнской клетки отделяется. С помощью про- стек, расположенных на двух других вершинах, происходит улавливание пищи. Простеко- бактерии обычно неподвижны; подвижные формы образуют круговые движения. Спор не образуют, по Граму не окрашиваются. Растут на картофельной среде (агаре) при температуре 28 °С. Размеры микробов.Микробы — микроскопические организмы. Их размеры определяют- ся в микрометрах(мкм) (10- 6 м по системе СИ). Диаметр шаровидных форм 0,7-1,2 мкм; дли- на палочковидных 1,6-10 мкм, ширина 0,3-1 мкм. Вирусы — еще более мелкие существа. Их размеры определяются в нанометрах(1 нм = 10- 9 м). Актиномицеты (лучистые грибы) – Actinomycetes, одноклеточные грам (+) бактерии. Тело (мицелий) состоит из тонких длинных гиф (нитей), которые бывают прямыми или спи- ралевидными. На плотных питательных средах актиномицеты образуют субстрат, врастаю- щий в среду и воздушный мицелий. Встречаются палочковидные и кокковидные формы. Строение их аналогично грам (+) бактериям. Размножаются при помощи спор (конидий), которые при благоприятных условиях про- растают в вегетативные клетки. Отдельные виды синтезируют пигменты: розовый, жёлтый, синий и др. Обитают везде. Играют важную роль в круговороте веществ вприроде, образова- нии почвы и её плодородии, разлагают органические субстраты. Актиномицеты служат продуцентами антибиотиков, витаминов, аминокислот, фермен- тов. Большинство их сапрофиты, есть патогенные: возбудитель актиномикоза КРС (Actinomycesbovis). Микоплазмы (Mycoplasmatales) самые мелкие бактерии, спор не образуют, неподвиж- ны, грамотрицательные, без клеточной стенки, её роль выполняет трёхслойная цитоплазма- тическая мембрана. В цитоплазме располагаются рибосомы, нуклеоид, стерины. Они поли- морфны, отмечают шаровидную, зернистую, нитевидную, кольцевидную формы. Микоплаз- мы проходят через бактериальные фильтры и растут на сложных средах (Эдварда) не содер- жащих живые клетки, они занимают промежуточное положение между бактериями и виру- сами. На плотных средах растут ввиде "яичницы-глазуньи". Встречаются патогенные: М. bovis (КПП КРС, КПП коз и овец, респираторный микоплазмоз птиц), а также сапрофиты. Риккетсии (Rickettsiae), хламидии (Chlamydia) - облигатные внутриклеточные парази- ты, плеоморфные грам (-) бактерии, имеют форму коротких палочек с закруглёнными кон- цами и кокков, размером 0,2-0,6×0,4-2 мкм и более. Клеточная стенка содержит пептидогли- кан, цитоплазматическая мембрана высоко проницаема. Имеют рибосомы, нуклеоид, раз- множаются в цитоплазме хозяина поперечным делением, нитевидные формы - дроблением. К патогенным для животных относятся возбудители Ку-лихорадки, гидроперикардита круп- ного рогатого скота и вызывают хламидиозы у животных и человека. Вирусы. В 1892 г. русским ботаником Д. И. Ивановским был открыт возбудитель та- бачной мозаики. Им оказался организм, проходящий через бактериальные фильтры и спо- собный заражать здоровые растения. Ученый назвал возбудителя вирусом, что означает яд. На самом деле это была не инфекционная жидкость, а плотная частица (корпускула), как от- мечал Д. И. Ивановский. Ф. Леффлер и П. Фрош случайно обнаружили, что вирус ящура проходит через фильтры С. Китасато. При исследовании фильтрата было обнаружено, что он так же заразителен, как и исходный материал. В дальнейшем Ф. Леффлер и П. Фрош устано- вили, что заразное начало не только обладает контагиозностью, но и способно размножаться. Таким образом, еще в конце прошлого столетия были открыты вирусы растений и животных, что и положило начало науке вирусологии. По типу нуклеиновой кислоты, а также биологическим, химическим, физическим свой- ствам и некоторым другим признакам вирусы разделяют на две большие группы: РНК- содержащие и ДНК-содержащие. В настоящее время вирусы животных объединены в 19 се- мейств, из них 12 содержат РНК-геномные и 7 — ДНК-геномные вирусы. Односпиральные РНК содержат геномы вирусов следующих 11 семейств: ретровирусов, парамиксовирусов, ортомиксовирусов, рабдовирусов, тогавирусов, буньявирусов, пикорнавирусов, коронавиру- сов, аренавирусов, калицивирусов, флавивирусов; двуспиральную РНК — семейство реови- русов. Двуспиральные ДНК содержат геномы вирусов 6 семейств: поксвирусов, герпесвиру- сов, аденовирусов, паповавирусов, иридовирусов, гепаднавирусов; односпиральную ДНК — семейство парвовирусов. В последние годы обнаружены возбудители, вызывающие новые болезни у человека, животных и растений. Наибольшую известность получили вирусы СПИДа ВИЧ-1 и ВИЧ-2, вирусы иммунодефицита обезьян, кошек, крупного рогатого скота и других животных. Вирус иммунодефицита крупного рогатого скота. Болезнь была известна в США еще в 1969 г. Возбудитель - вирус - изолирован от коровы с персистентным лимфоцитозом, прогресси- рующей слабостью и истощением. Кроме того, имеются неклассифицированные возбудители, вызывающие медленные ин- фекции у человека: куру и др. При таких инфекциях патологоанатомические изменения об- наружены в клетках центральной нервной системы. Клинически болезни проявляются нару- шением координации движения и слабоумием. Прионы- новые агенты инфекционных болезней. Открыты нейробиологом Калифор- нийского университета в Сан-Франциско (США) Стэнли Прузинером. В 1982 г. из поражен- ного мозга был выделен инфекционный белок с молекулярной массой около 30 кДа. Он представляет собой цепочки аминокислот без оболочки и нуклеиновых кислот. По размерам биологический агент меньше вируса. Выделенный белок не вызывал иммунной реакции, не инактивировался при действии средств, разрушающих нуклеиновую кислоту, не обнаружен под электронным микроскопом. Выделенным белком из мозга больных животных не удалось заразить других особей. Оппоненты отмечают, что не исключена возможность существова- ния трудноуловимого вируса. Такой белок был назван при оном (prioprotein). По предположению С. Прузинера, в зависимости от среды обитания белок подвергается генетической мутации, изменяется его стереоструктура. Он приобретает инфекционные свойства, вызывает гибель нейронов, на их месте образуются ячейки, губчатость, и как ре- зультат нарушается нервная система, отсюда и название: губчатая энцефалопатия, или губча- тый энцефалит. Структурно измененный белок может заражать нервные клетки, медленно разрушать и нарушать их функцию. Гипотеза С. Прузинера окончательно не доказана. Его оппоненты полагают, что в очищенном белке от больных животных мог сохраниться неуло- вимый вирус. За изучение болезнетворного агента, вызывающего губчатую энцефалопатию, или «ко- ровье бешенство», у крупного рогатого скота С. Прузинеру в 1997г. была присуждена Нобе- левская премия по физиологии и медицине. Дегенеративные изменения мозга при «куру» на Новой Гвинее, болезни Крейцфельда- Якоби у людей, губчатой энцефалопатии у крупного рогатого скота, известной как «коровье бешенство», скрейпи у овец и коз, трансмиссивной энцефалопатии у норок, а также сходные болезни у лосей, оленей и других животных были известны и раньше. Скрейпи описана в Англии еще в XVIII в. Энцефалопатия норок впервые (1947) установлена на звероводческой ферме в США. Таким животным скармливали субпродукты, полученные от овец, больных скрейпи. В нашей стране медленные инфекции установлены сотрудниками ВИЭВ в 1981-1982гг. В последующее десятилетие проведено более детальное изучение скрейпи у овец. Установ- лено, что инкубационный период не менее 9 месяцев. Болеют взрослые животные (от 1 до 4 лет). Течение болезни длительное (от 4-6 нед до нескольких месяцев). Клиника болезни: бес- покойство, зуд, скрежет зубами, дрожь. Температура тела в пределах нормы. Летальность 100%-ная. Поражается головной, реже спинной мозг — дистрофия нервных клеток. Диагноз ставится на основании гистологических и клинико-эпизоотологических данных. Вироиды(открыты Т. О. Дайнером, 1971) представляют собой молекулы короткой суперспи- рализованной РНК без белковой оболочки с молекулярной массой 100-130кДа. Вызывают болезни картофеля, цитрусовых, огурцов, томатов, хризантем и других растений. Примером вирусов, содержащих РНК, могут быть возбудители гриппа, бешенства, стомати- та, энцефалита, ящура, саркомы Роуса (Рауса) и т. д. ДНК содержат возбудители натураль- ной оспы, фаги и др. Американский ученый У. Стэнли в 1935 г. выделил вирус табачной мозаики в чистом кристаллическом виде. Чтобы получить столовую ложку микроскопических кристаллов ви- руса, ученому пришлось пропустить через мясорубку тонну пораженных растений. Характеристика вирусов. Вирусы — простейшие объекты живой природы, неклеточ- ные формы жизни, проникают в клетки высокоорганизованных существ, где производят себе подобных. Вирусы очень малы и измеряются в нанометрах (нм). Размеры вирусов определя- ют по величине пор фильтров, через которые проходит материал, суперцентрифугированием и в электронном микроскопе. Наиболее хорошо изучен вирус табачной мозаики (ВТМ). Он имеет форму шестигранной призмы длиной 300 нм, размер его в поперечнике 15-18 нм, т.е. длина вируса в 20-16,7 раза больше ширины. Внутри зрелого вируса (вириона) находится од- носпиральная нуклеиновая кислота (РНК), а на поверхности - белковая оболочка (капсид), и все это заключено в мембрану. Капсид состоит из субъединиц, называемых капсомерами. У ВТМ капсомеры располагаются как ступени винтовой лестницы (спиральная симметрия). Содержание белка достигает 95 % (по массе), нуклеиновой кислоты -5%. Несмотря на то, что нуклеиновой кислоты сравнительно немного, в ней заключены основные свойства вируса. Нуклеиновая кислота в вирусе расположена в виде спирали. Двуспиральное строение соли ДНК было установлено в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета в 1953 г. Д. Уотсоном (США) и Ф. Криком (Великобритания). В середине 1974 г. с разницей в две недели опубликованы данные А. Рича (США) и А. Клуга (Великобритания) о трехмер- ном строении тРНК (фенилаланиновой), которые были получены также на основании рент- геноструктурного анализа. Вирусы не растут на искусственных питательных средах, способны размножаться толь- ко внутри клеток восприимчивого организма или в культуре тканей. Вне организма живой клетки вирус инертен, в таком состоянии он сохраняется длительное время. Жизнь вируса начинается лишь после проникновения в живую клетку. У него отсутствуют способы раз- множения, свойственные другим микробам (деление, почкование). В клетке в течение корот- кого времени производится (репродуцируется) большое количество копий. Для этого клетка мобилизует все свои ресурсы и ферментативный аппарат (полимеразы), после чего погибает. Следовательно, вирусы — это такие биологические образования, у которых отсутствуют клеточное строение и собственный обмен веществ. Они совмещают в себе признаки сущест- ва и вещества: неактивны (метаболически) вне живых клеток и в то же время проявляют при- знаки жизни (репродуцируются) внутри их. Содержат одну нуклеиновую кислоту (РНК или ДНК), где сосредоточена генетическая информация. Обладают наследственностью и измен- чивостью, благодаря чему сохраняются в биосфере Земли. Бактериофагами называют вирусы бактерий. Впервые в 1898 г. Н.Ф. Гамалея описал лизис (растворение) бактерий под действием агента, выделенного из этих бактерий. В 1917 г. Ф.Д. Эррель из кала больного дизентерией человека выделил фильтрующийся агент, кото- рый лизировал культуру возбудителя дизентерии и назвал его бактериофагом (греч. phagos – пожирающий), а сам феномен лизиса культуры - бактериофагией. Бактериофаги широко рас- пространены в почве, воде, экскрементах больных и здоровых животных, человека и обна- ружены у 100 видов бактерий. Хозяевами бактериофагов являются эшерихии, сальмонеллы, стафилококки, стрептококки, микобактерии, листерии, коринебактерии и др. Детально изучена структура фагов E. coli, состоит из головки и отростка, по форме на- поминает головастиков. Головка фага состоит из оболочки и нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК). Фаги обладают выраженной специфичностью. По характеру взаимодействия с бакте- рией фаги бывают вирулентные при проникновении в клетку бактерий размножаются в ней и вызывают лизис, умеренные фаги не вызывают лизиса, а остаются в состоянии лизогении. По степени специфичности фаги разделяют на 3 группы: 1) полифаги – лизируют родст- венные бактерии; 2) монофаги – бактерии одного вида; 3) фаговары – только определенные варианты данного вида бактерий. Взаимодействие фага с клеткой протекает в5 стадий: 1 ст. Адсор6ция фага и закрепление его на бактериальной клетке (стенке), в которой имеются специфические рецепторы. 2 ст. Проникновение ДНК фага через дистальный конец отростка. 3 ст. Биосинтез фаговой нуклеиновой кислоты РНК и белков капсида, которые участвуют вбиосинтезе фаговой ДНК. 4 ст. Морфогенез фага – формирование зрелых частях фага. 5 ст. Выход фаговых частиц из клетки. Он происходит путем лизиса зараженных бактерий фаго- вым лизоцимом. При контакте умеренного бактериофага с микробной клеткой последняя не лизируется и становится носителем бактериофага. Это явление называется лизогенией, а бак- териальные культуры, обладающие этим свойством, называются лизигенными. Бактериаль- ная культура, образующая один вид фага, является монолизогенной, несколько видов фагов - полилизогенной. Фаг, лизирующий клетку-хозяина, называется умеренным. Применение бактериофагов. Бактериофаги нашли широкое и разнообразное примене- ние в ветеринарной практике. Применяют их для терапии и профилактики различных инфек- ционных болезней: гнойные и анаэробные, сальмонеллез, колибактериоз молодняка сельско- хозяйственных животных, пуллороз цыплят и др. Высокая специфичность фагов позволяет использовать их для индикации и идентификации бактерий, для фаготипирования. С этой целью используют реакцию нарастания титра фагов, так же применяют для дифференциации бактериальных культур: сибиреязвенных, стафилококковых, рожистых, сальмонеллёзных и др. Биологическая промышленность выпускает в жидком виде коли-гертнерфаг против саль- монеллеза и колибактериоза телят, сибиреязвенные бактериофаги, фаг-ВНИИВВиМ. |