микра. Микробиология. Блок 1
 Скачать 1.47 Mb.
|
|
4. Бактериофаги. Этапы и исходы взаимодействия умеренных фагов с бактериальной клеткой. Бактериофаг состоит из полиэдрической головки длиной 100 нм и отростка, или «хвоста», примерно такой же длины. Поэтому говорят о «составных» вирусах. Головка состоит из капсомеров и содержит внутри ДНК. Количество белка и ДНК примерно одинаково. Отросток фага Т2 имеет сложное строение. В нем можно различить не менее трех частей: полый стержень, окружающий его сократимый чехол и находящуюся на дистальном конце стержня базальную пластинку с шипами и нитями (от последних зависит специфическая адсорбция на клетке - хозяине). Умеренный бактериофаг: Адсорбция, Проникновение, Интеграция фаговой ДНК в бактериальный геном (переход в профаг). Деление клетки. Каждая клетка получает фаговый геном в составе бактериальной хромосомы. Результатом взаимодействия умеренного фага с чувствительной клеткой является фаговая конверсия (лизогенизация) - изменение свойств культуры за счет генетической информации бактериофага. 5. Генетические рекомбинации. Микроорганизмам, как и клеткам высших организмов свойственны генетические рекомбинации, которые имеют свои особенности. Они определяются прежде всего способом размножения и закономерностями передачи генетического материала.Генетические рекомбинации у клеток эукариот совершаются в ходе процессов, сопровождающих половое размножение путем реципрокного (взаимного) обмена фрагментами хромосом. При таком обмене генетическим материалом из двух рекомбинирующих родительских хромосом образуются две рекомбинантные хромосомы. В результате рекомбинаций возникают две рекомбинантные особи. Прокариотам не свойственно половое размножение. Рекомбинация у них происходит в результате внутригеномных перестроек, заключающихся в изменении локализации генов в пределах хромосомы, или при проникновении в клетку реципиента части ДНК донора. Последнее приводит к формированию неполной зиготы - мерозиготы. Образуется только один рекомбинат, генотип которого представлен в основном генотипом реципиента с включенным в него фрагментом ДНК донора. Реципрокность генетических рекомбинаций у бактерий не может быть выявлена. Рекомбинации подразделяют на законные и незаконные. Законная рекомбинация требует наличия протяженных, комплементарных участков ДНК в рекомбинируемых молекулах. Она происходит только между близкородственными видами микроорганизмов. Незаконная рекомбинация не требует наличия протяженных комплементарных участков ДНК. Практическое значение имеют запрограммированные внутригеномные рекомбинации, при которых происходит только изменение локализации имеющихся генов. Они играют важную роль в изменении антигенной структуры микроорганизмов и тем самым эффективно противостоят факторам иммунной защиты. Это относится к боррелиям, трипаносомам, малярийному плазмодию и другим микробам. 6. ПЦР. Достоинства и недостатки метода. Полимеразная цепная реакция заключается в многократной репликации определенной нуклеотидной последовательности. Реакция носит циклический характер и приводит к амплификации (умножению) только выбранного фрагмента ДНК. Этапы реакцииВыделение и очистка нуклеиновых кислот из пробы Важнейшим преимуществом ПЦР является ее высокая чувствительность, позволяющая определять единичные молекулы инфекционных патогенов. Благодаря этому с помощью ПЦР можно диагностировать не только острые инфекции, сопровождающиеся присутствием в инфицированном организме большого количества возбудителей, но и хронические и латентные инфекции, а также заболевания со стертой, нетипичной клинической картиной Высокая специфичность исследований (точность в обнаружении искомого генетического материала), а также возможность выявления возбудителей в довольно короткие сроки (в зависимости от целей — от 6 до 48 ч). Преимущества ПЦР позволяют быстро и точно проводить лабораторную генодиагностику и прямо у постели больного подтвердить или опровергнуть клинический диагноз. В качестве исследуемого материала для ПЦР - диагностики могут использоваться любые биологические жидкости. Выбор биологического материала для исследований зависит от вида диагностируемой инфекции, ее локализации, течения и т.д. 7. Геном бактерий. Особенности организации и функционирования нуклеоида Геном бактерий (нуклеоид) представлен кольцевой молекулой ДНК, которую часто называют бактериальной хромосомой. Для бактериального генома характерно объединение многих функционально связанных генов в т. н. опероны. В клетке могут присутствовать внехромосомные генетические элементы - ДНК плазмид, которые несут несколько полезных для бактерии генов (в т.ч. гены устойчивости к антибиотикам). Она может существовать автономно или временно включаться в хромосому. Иногда, в результате мутаций, эта ДНК теряет способность выходить из хромосомы и становится постоянным компонентом генома. Появление новых генов может быть обусловлено генетическим переносом в результате однонаправленной передачи ДНК из клетки - донора в клетку - реципиент (аналог полового процесса). Такая передача может осуществляться при прямом контакте двух клеток (конъюгация), при участии бактериофагов (трансдукция) или путём попадания генов в клетку из внешней среды без межклеточного контакта. Всё это имеет большое значение для микроэволюции бактерий и приобретения ими новых свойств. У бактерий ДНК упакована менее компактно, чем у эукариот и из кольцевой формы может лишь единожды спирализоваться. 8. Плазмиды бактерий Строение функции Плазмида - кольцевая молекула ДНК, несущая дополнительную генетическую информацию. Плазмида не несет жизненно необходимую информацию, но она, обычно, дает эволюционные преимущества. Функции: F (fertility - плодовитость) - плазмида несет гены, ответственные за формирование F - пилей и передачу информации при конъюгации. R (resistans - устойчивость) - плазмида резистентности к антибиотикам и антимикробным химиопрепаратам. Col (colicin) - плазмида, кодирующая синтез бактериоцинов. Hly - плазмида, кодирующая синтез гемолизина Криптическая - плазмида, закономерно обнаруживаемая у микроорганизма, но функция ее не определена. 9. Изменчивость микроорганизмов ее формы и практическое значение. Изменчивость может проявиться в виде адаптации, мутации и диссоциации. Адаптация - - самая распространенная форма изменчивости. Возникает она вследствие длительного приспособления организмов к различным условиям внешней среды, а также воздействию физических, химических, биологических и других факторов.Могут закрепляться наследственно и передаваться от одного поколения к другому. В результате адаптации один и тот же вид микробов может дать несколько разновидностей и типов. Например, различают три типа туберкулезной палочки: человеческий, крупного рогатого скота и птицы. Имеет большое практическое значение для промышленности, медицины, ветеринарии и сельского хозяйства. Искусственным путем получены штаммы дрожжей, адаптированных к повышенной концентрации спирта в питательной среде, что позволяет увеличить выход спирта в процессе винного брожения. Адаптированные вирусы широко применяют для получения высокоактивных вакцин, которые используют с целью предупреждения инфекционных болезней человека и животных. Например, детей против оспы прививают вирусом оспы человека, адаптированным к организму теленка. Вирус оспы голубей используют для приготовления вакцины против оспы дифтерита кур. Мутация - форма наследственной изменчивости организмов. Характеризуется внезапным: появлением не свойственных данному виду микробов новых свойств. Микробы - мутанты отличаются от представителей исходного вида морфологическими признаками, физиологическими, биохимическими и биологическими особенностями. Различают естественно и искусственно вызванные мутации. Искусственные мутации, у микробов получают путем воздействия на них лучистой энергии (ультрафиолетовых и рентгеновских лучей, радиоактивных веществ) и некоторых химических соединений. Полученные полезные мутанты грибов и бактерий используют в биологической промышленности и виноделии. Диссоциация микробов относится к ненаследственной изменчивости (модификации). Ее отмечают у многих видов бактерий при выращивании их на искусственных питательных, средах. Явления изменчивости особенно показательны при выращивании бактерий на плотной агаровой среде. При посеве чистой культуры бактерий часто вырастают разные по своему внешнему виду колонии. 10. Лекарственная устойчивость микроорганизмов. Предупреждение формирования и преодоление резистентности Лекарственная устойчивость микроорганизмов — способность микроорганизмов сохранять жизнедеятельность, включая размножение, несмотря на контакт с химиопрепаратами. Лекарственная устойчивость (резистентность) микроорганизмов отличается от их толерантности, при которой микробные клетки не гибнут в присутствии химиопрепаратов из - за уменьшенного количества аутолитических ферментов, но и не размножаются. ◦ создание новых химиотерапевтических средств, отличающихся механизмом антимикробного действия (например, созданная в последнее время группа химиопрепаратов - фторхинолоны) и мишенями, ◦ постоянная ротация (замена) используемых в данном лечебном учреждении или на определенной территории химиопрепаратов (антибиотиков), ◦ комбинированное применение бета - лактамных антибиотиков в комбинации с ингибиторами бета - лактамаз (клавулановая кислота, сульбактам, тазобактам), ◦ и главное - соблюдение принципов рациональной химиотерапии. 11. Лекарственная устойчивость микроорганизмов. Биохимические механизмы резистентности. Лекарственная устойчивость микроорганизмов — способность микроорганизмов сохранять жизнедеятельность, включая размножение, несмотря на контакт с химиопрепаратами. Лекарственная устойчивость (резистентность) микроорганизмов отличается от их толерантности, при которой микробные клетки не гибнут в присутствии химиопрепаратов из - за уменьшенного количества аутолитических ферментов, но и не размножаются. Биохимические механизмы: ◦ Модификация мишени действия антибактериальных препаратов. ◦ Инактивация антибактериальных препаратов. ◦ Активное выведение антибактериальных препаратов из микробной клетки (эффлюкс). ◦ Нарушение проницаемости внешних структур микробной клетки. Формирование метаболического "шунта". 12.Лекарственная устойчивость микроорганизмов. Генетические механизмы резистентности. Лекарственная устойчивость микроорганизмов — способность микроорганизмов сохранять жизнедеятельность, включая размножение, несмотря на контакт с химиопрепаратами. Лекарственная устойчивость (резистентность) микроорганизмов отличается от их толерантности, при которой микробные клетки не гибнут в присутствии химиопрепаратов из - за уменьшенного количества аутолитических ферментов, но и не размножаются. Генетически резистентность обусловлена двумя процессами: распространением генов, детерминирующих устойчивость, и распространением резистентных клонов микроорганизмов. Механизмы. Мутации генов принято считать спонтанными, если они возникают не в результате специальной обработки клеток мутагенами. Частота спонтанных мутаций низкая, однако при огромном числе клеток в бактериальной популяции вероятность возникновения в каком - либо гене мутации, приводящей к превращению чувствительных к данному лекарственному препарату клеток в устойчивые, достаточно велика. Спонтанные мутанты, резистентные к тому или иному лекарственному препарату, постоянно появляются в популяции чувствительных клеток в отсутствие того препарата, к которому развивается резистентность Открытие у бактерий способности включать дополнительный генетический материал с помощью процессов трансформации, трансдукции и конъюгации привело к пониманию того, что спонтанные мутации вносят совсем малый вклад в клиническую проблему лекарственной устойчивости. 13.Методы внутривидового типирования и его значение Методы внутривидовой дифференциации бактерий, базирующиеся на феномене бактериоциногении. Существуют два метода: 1) бактериоцинотипирование - метод основан на различной чувствительности бактерий к набору типовых бактериоцинов или бактериоциногенных штаммов; 2) бактериоциногенотипирование - метод использует различия в типах продуцируемых бактериями бактериоцинов. Второй принцип типирования применяют реже, т.к. бактериоциногенными является лишь часть популяции бактерий того или иного вида. Методика подобна фаготипированию 3 -6- часовую бульонную культуру иссл. штамма засевают газоном на чашку с 1,5% МПА и после подсушивания на поверхность газона наносят типовые бактериоцины (по капле, пастеровской пипеткой или градуированной бактер. петлей). Посевы инкубируют при 37°С в течение 18 - 20 ч и учитывают результаты по наличию зон отсутствия роста бактерий («стерильных» пятен) на месте нанесения бактериоцинов. Результаты сопоставляют со схемой типирования и дают ответ. Если типовые стандартные бактериоцины отсутствуют, используют типовые бактериоциногенные штаммы Значение: установление источника и путей распространения инфекций. 14. Методы определения чувствительности микроорганизмов к антибиотикам. Их достоинства и недостатки. Качественные методы Диско - диффузионный метод Для определения чувствительности микроорганизмов к антимикробным препаратам используют диски из специального картона, содержащие определенные количества препаратов. Количество препарата на диске соответствует его концентрации в сыворотке крови при использовании среднетерапевтических доз. Достоинства метода: Простота постановки теста и учета результатов, Низкая стоимость, Доступность для любой диагностической лаборатории Недостатки: Результат носит качественный характер, Может быть использован не для всех препаратов (особенности диффузии некоторых препаратов в агаре),Большое влияние "человеческого фактора" на конечный результат Метод пограничных значений (break -point method) Для реализации метода проверяют способность культуры к росту при двух (реже одной) концентрациях препарата. Указанные концентрации определяются на основании оценки резистентности циркулирующих штаммов. Достоинства метода: Экономичность, Малая зависимость от квалификации персонала, Применим в случаях, когда препарат плохо диффундирует в агаре (метод стандартных дисков неприменим ) Недостатки метода: Определение носит качественный характер Количественные методы Метод серийных разведений в агаре Посев испытуемых культур производят на чашки с различными концентрациями антибиотика. После инкубации определяют минимальную концентрацию препарата, при которой подавляется рост штамма - минимальная ингибирующая концентрация (МИК). Достоинства метода: Количественная характеристика резистентности, Возможно отслеживать нарастание резистентности в популяции микроорганизмов, Одномоментное определение резистентности большого количества штаммов к большому количеству препаратов (при использовании штампа - репликатора) Недостатки метода: Высокая трудоемкость, большой объем подготовительной работы, Не удобен для работы с единичными штаммами. Метод разведений в жидкой среде Испытуемый штамм засевают в серию пробирок с бульоном, содержащим различные концентрации антибиотика. После инкубации учитывают результат. О наличии роста судят по помутнению среды (в некоторых случаях - по изменению окраски). Определение проводят в обычных пробирках (макрометод) или в 96 - ти луночных панелях (микрометод). Достоинства метода: Количественная оценка резистентности, Простота учета, Возможность автоматизации постановки и учета при использовании 96 - луночных панелей Недостатки, Высокая трудоемкость (особенно при использовании макрометода) Метод градиентных полосок (E -test) На специальную полоску последовательно нанесены разведения антибиотика, что позволяет создать градиент его концентрации в агаре. Образующаяся зона задержки роста "пересекает" тест - полоску в той точке, которая соответствует минимальной ингибирующей концентрации препарата. Достоинства метода: Простой метод, доступный для практических лабораторий, Количественная характеристика резистентности. Недостатки метода: Высокая стоимость, Большой расход питательных сред (на стандартную чашку Петри можно поместить только один тест) 15. Мутации. Классификация. Роль в изменчивости бактерий Изменение молекулы ДНК, возникающее под действием различных причин, влечет за собой и изменение информации, которая в ней содержится. В результате таких мутаций у микроорганизмов появляются новые свойства, передающиеся по наследству. Мутации могут быть спонтанными и индуцированными, причины которых известны. Мутации чаще всего возникают при действии на микроорганизмы ультрафиолетовых лучей, различных химических соединений (иприт, деготь, минеральные масла), а также половых гормонов, веществ, стимулирующих рост бактерий. Получены штаммы микроорганизмов, являющиеся продуцентами антибиотиков в значительно большей степени, чем исходные культуры. Мутанты с ослабленной вирулентностью могут быть использованы как вакцинные для создания препаратов, предохраняющих от инфекционных заболеваний. В результате мутаций могут возникать штаммы, устойчивые к антибиотикам, химиотерапевтическим веществам и фагам. Мутации приводят к появлению потомства клетки с новыми свойствами, так как все они контролируются генами. Бактерия, имеющая ДНК, отличную от ДНК исходной клетки, называется мутантом. Если мутация полезна, мутанты выживают и имеют многочисленное потомство. Нет - погибает. Обычно в культуре микроорганизмов мутации встречаются очень редко. У бактерий может измениться форма колоний, тогда диссоциация их явится одним из видов генетической изменчивости. Может изменяться морфология клетки, способность образовывать пигменты, споры, капсулы, жгутики. 16. Осложнения и побочные эффекты антибиотикотерапии. Меры профилактики -- Аллергические явления. Для профилактики аллергии часто прописывают совместно с антибиотиками противоаллергические препараты (чаще всего диазолин). -- Дисбактериоз - профилактика пробиотики, дает хороший эффект -- Токсические реакции:Многие антибиотики оказывают прямое токсическое действие на внутренние органы. Многие антибиотики могут вызывать дефекты развития плода. При внутривенном и внутримышечном введении могут быть болезненные ощущения в месте введения. Профилактика - дезинтоксикационная терапия, контроль состояния. -- Реакции обострения :В результате массированной гибели бактерий в крови повышается уровень токсинов(из клетки бак.), развивается общая интоксикация. Нарушение иммунитета. Нарушается формирование естественного иммунитета. После антибиотикотерапии существует большая вероятность повторного заболевания. принятия средств для повышения им. |