Микробиология как наука. Медицинская микробиология как научная дисциплина, ее задачи и практическое применение в стомат практике
 Скачать 379.13 Kb.
|
|
Микробиология как наука. Медицинская микробиология как научная дисциплина, ее задачи и практическое применение в стомат практике. Общая микробиология - изучает морфологию, физиологию, биохимию и другие признаки микроорганизмов, их роль в круговороте веществ, распространение в природе, взаимодействие с факторами внешней среды. С/х, ветеринарная, техническая, санитарная, космическая, вирусология, иммуннология. Медицинская микробиология – рассматривает свойства патогенных и условно-патогенных микробов, их роль в развитии инфекционного процесса и иммунного ответа макроорганизма и разрабатывает методы лабораторной диагностики, специфической профилактики и терапии инфекционных заболеваний. Таксономиечские царства микробов и их характеристика. Согласносовременнойсистематике,микроорганизмык3царствам: • Vira — вирусы; • Eucariotae— простейшие и грибы; • Procariotae- истинные бактерии, риккетсии, хламидии, микоплазмы, спирохеты, актиномицеты. Вирусы (Vira) – микроорганизмы, имеющие ультрамикроскопические размеры (нм), неимеющие клеточного строения и состоящие из нуклеиновой кислоты, упакованной в белковую оболочку – капсид (некоторые могут иметь внешнюю оболочку – суперкапсид). Вирусы не имеют собственных метаболических систем. Неспособны к росту и бинарному делению. Абсолютные внутриклеточные паразиты. Внеклеточная форма существования называется вирионом. Могут иметь палочковидную, цилиндрическую, нитевидную, сферическую, кубовидную форму и величину: самые мелкие вирусы близки к размерам крупных белковых молекул, самые крупные — мельчайшим бактериям Нуклеиновая кислота вируса может быть двунитчатой и однонитчатой, непрерывной и фрагментированной, линейной и кольцевой. По типу нуклеиновой кислоты вирусы подразделяются на РНКовые (ортомиксовирусы, парамиксовирусы, рабдовирусы, пикорнавирусы, ретровирусы) и ДНКовые (поксвирусы, герпесвирусы, аденовирусы, паповавирусы). Капсид – специальный симметричный футляр, в который «упакован» генетический материал вирусов; состоит из структурных белковых субъединиц, уложенных в виде спирали вокруг осей симметрии (палочко- и нитевидые) либо по осям симметрии икосаэдра (сферические). Основные ф-ии капсида - обеспечивают защиту нуклеиновой кислоты, а также адсорбцию вириона на поверхности клетки хозяина, проникновение его в клетку путем взаимодействия с клеточными рецепторами. Суперкапсид – особая оболочка поверх капсида, организованная двойным слоем липидов и специфичными вирусными белками, наиболее часто образующими выросты-шипы, пронизывающие липидный бислой. Образование суперкапсида происходит на поздних этапах репродуктивного цикла, обычно при отпочковывании дочерних популяций. Липиды идентичны липидам оболочки клеток хозяина, а углеводы входят в состав вирусных гемагглютининов (антигены). Основнаяф-иялипидов – стабилизация структур вирусов. Деградация или утеря липидов приводит к потере инфекционных свойств. Гликопротеиды входят в состав поверхностных структур суперкапсида. Поверхностныебелки – важный компонент облегчающий проникновение вирусов в чувствительные клетки. Иххарактерноесвойство – способность связываться с рецепторами на поверхности эритроцитов и агглютинировать их. Способность к гемагглютинации широко используют для определения количества вирусов. Вирионы имеют единуюсхемуорганизации.В центре вириона располагается нуклеиновая кислота вируса (какая-либо одна — или ДНК, или РНК). Посвоемусоставувирусные нуклеиновые кислоты не отличаются от нуклеиновых кислот прокариотов и эукариотов, а вот их строениеможет быть различным. Это могут быть одно- или двунитевые, линейные или кольцевые, цельные или фрагментированные молекулы или ДНК, или РНК. Типнуклеиновойкислоты(ДНК или РНК) иеестроение— важнейший таксономический признак вирионов. Вирусная нуклеиновая кислота покрыта белковой оболочкой, которую называют капсидной. Капсиднаяоболочкасостоит из отдельных субъединиц — капсомеров,их количество может быть различным. Белки капсидной оболочки обычно простые и способны к самосборке.Пространственная организация белков капсидной оболочки, их взаиморасположение определяют типсимметриинуклеокапсида: • спиральный; • кубический; • смешанный (сложный). Типсимметриинуклеокапсида— еще один важный таксономический критерий, позволяющий дифференцировать вирусы. Простейшие вирусы представляют собой нуклеокапсид.Наличие или отсутствие в строении вириона суперкапсиднойоболочки(поверх капсидной) — еще один из важнейших таксономических признаков вирусов. Суперкапсид— это сложноорганизованная структура, включающая белковый, углеводный и липидный компоненты, наличие липидов делает вирусы, имеющие суперкапсиднуюоболочку,чувствительными к эфиру. Белки суперкапсидной оболочки — это сложные белки. В состав суперкапсидной оболочки могут входить элементы клетки хозяина. 1.Функциявирусныхнуклеиновыхкислотнезависимоотихтипасостоитвхраненииипередачегенетическойинформации.Вирусные ДНК могут быть линейными (как у эукариотов) или кольцевыми (как у прокариотов), однако в отличие от ДНК тех и других она может быть представлена однонитевой молекулой. Вирусные РНК имеют разную организацию (линейные, кольцевые, фрагментированные, однонитевые и двунитевые), они могут быть представлены плюс- или минус-нитями. Плюс-нитифункционально тождественны и-РНК, т. е. способны транслировать закодированную в них генетическую информацию на рибосомы клетки хозяина. Минус-нитине могут функционировать как и-РНК, и для трансляции содержащейся в них генетической информации необходим синтез комплементарной плюс-нити. РНК плюс-нитевых вирусов, в отличие от РНК минус-нитевых, имеют специфические образования, необходимые для узнавания рибосомами. У двунитевых как ДНК-, так и РНК-содержащих вирусов информация обычно записана только в одной цепи, чем достигается экономия генетического материала. 2. Вирусныебелкиполокализацииввирионеделятся: • на капсидные; • белки суперкапсидной оболочки; • геномные. Белки капсидной оболочки у нуклеокапсидных вирусов выполняют защитнуюфункцию — защищают вирусную нуклеиновую кислоту от неблагоприятных воздействий — и рецепторную (якорную) функцию, обеспечивая адсорбцию вирусов на клетках хозяина и проникновение в них. Белки суперкапсидной оболочки, как и белки капсидной оболочки, выполняют защитнуюи рецепторнуюфункции.Это сложные белки — липо- и гликопротеиды. Некоторые из этих белков могут формировать морфологические субъединицы в виде шипованных отростков и обладают свойствами гемагглютининов(вызывают агглютинацию эритроцитов) или нейраминидазы(разрушают нейраминовую кислоту, входящую в состав клеточных стенок). Отдельную группу составляют геномные белки, они ковалентносвязаныс геномом и образуют с вирусной нуклеиновой кислотой рибо- или дезоксирибонуклеопротеиды. Основная функция геномных белков — участие в репликации нуклеиновой кислоты и реализации содержащейся в ней генетической информации, к ним относятся РНК-зависимая РНК-полимераза и обратная транскриптаза. В отличие от белков капсидной и суперкапсидной оболочки это не структурные, а функциональные белки. Все вирусные белки выполняют и функцию антигенов, поскольку являются продуктами вирусного генома и, соответственно, чужеродными для организма хозяина. Представители царства Viraпо типу нуклеиновой кислоты делятся на 2 подцарства — рибовирусные и дезоксирибовирусные. В подцарствах выделяют семейства, рода и виды. Прокариотыотличаются от эукариоттем, что неимеют: • морфологически оформленного ядра(нет ядерноймембраныи отсутствует ядрышко),его эквивалентом является нуклеоид,или генофор,представляющий собой замкнутую кольцевую двунитевую молекулу ДНК, прикрепленную в одной точке к цитоплазматической мембране; по аналогии с эукариотами эту молекулу называют хромосомной бактерией; • сетчатого аппарата Гольджи; • эндоплазматической сети; • митохондрий. Имеется также рядпризнаков,или органелл,характерных для многих, но не для всех прокариот, которые позволяют отличатьихотэукариотов: • многочисленные инвагинации цитоплазматической мембраны, которые называются мезосомами,они связаны с нуклеоидом и участвуют в делении клетки, спорообразовании и дыхании бактериальной клетки; • специфическийкомпонентклеточнойстенки — муреин,по химической структуре это пептидогликан (диаминопиеминовая кислота); • плазмиды — автономно реплицирующиеся кольцевидные молекулы двунитевой ДНК с меньшей, чем хромосома бактерий, молекулярной массой. Они находятся наряду с нуклеоидом в цитоплазме, хотя могут быть и интегрированы в него, и несут наследственную информацию, не являющуюся жизненно необходимой для микробной клетки, но обеспечивающую ей те или иные селективные преимущества в окружающей среде. Наиболееизвестны: F-плазмиды,обеспечивающие конъюгационный перенос между бактериями; R-плазмиды— плазмиды лекарственной устойчивости, обеспечивающие циркуляцию среди бактерий генов, детерминирующих устойчивость к используемым для лечения различных заболеваний химиотерапевтическим средствам. Более сложный тип организации клеток характерен для эукариотов. У эукариотов широко развита сеть внутриклеточных мембран, образующих ЭПР и служащих для обособления клеточных органелл от цитоплазмы. Клетки прокариотов имеют только одну внутреннюю полость, ограниченную цитоплазматической мембраной. Один из основных признаков, по которому можно дифференцировать два типа клеток (заключён в самом их названии), – это строение ядра. Ядерная структура прокариотов, названная нуклеоидом, не имеет ядерной мембраны, состоит из макромолекулы ДНК, связанной с белками, среди которых отсутствуют гистоны, и прикреплённой в одной точке к ЦПМ. Ядро содержит гаплоидный набор генов. Клетки эукариотов имеют ядро (или несколько), имеющее мембрану, кариолимфу, хроматин (хромосомы) и ядрышки, за небольшим исключением, диплоидны. В клетках прокариотов (в отличие от эукариотов) отсутствуют митохондрии, хлоропласты, комплекс Гольджи. Ферменты окислительного фосфорилирования у них связаны с цитоплазматической мембраной и её производными образованиями – мезосомами. Для прокариотов характерно наличие рибосом с константой седиментации 70S, они расположены только в цитоплазме (у эукариотов 80S, кроме рибосом митохондрий – также 70S). Прокариоты имеют специфический компонент клеточной стенки – муреин. Также они отличаются наличием плазмид – автономно реплицирующихся кольцевидных молекул ДНК. Общие ультраструктурные признаки представителей царства эукариот и прокариот. Более сложный тип организации клеток характерен для эукариотов. У эукариотов широко развита сеть внутриклеточных мембран, образующих ЭПР и служащих для обособления клеточных органелл от цитоплазмы. Клетки прокариотов имеют только одну внутреннюю полость, ограниченную цитоплазматической мембраной. Один из основных признаков, по которому можно дифференцировать два типа клеток (заключён в самом их названии), – это строение ядра. Ядерная структура прокариотов, названная нуклеоидом, не имеет ядерной мембраны, состоит из макромолекулы ДНК, связанной с белками, среди которых отсутствуют гистоны, и прикреплённой в одной точке к ЦПМ. Ядро содержит гаплоидный набор генов. Клетки эукариотов имеют ядро (или несколько), имеющее мембрану, кариолимфу, хроматин (хромосомы) и ядрышки, за небольшим исключением, диплоидны. В клетках прокариотов (в отличие от эукариотов) отсутствуют митохондрии, хлоропласты, комплекс Гольджи. Ферменты окислительного фосфорилирования у них связаны с цитоплазматической мембраной и её производными образованиями – мезосомами. Для прокариотов характерно наличие рибосом с константой седиментации 70S, они расположены только в цитоплазме (у эукариотов 80S, кроме рибосом митохондрий – также 70S). Прокариоты имеют специфический компонент клеточной стенки – муреин. Также они отличаются наличием плазмид – автономно реплицирующихся кольцевидных молекул ДНК. Условные классы вирусов и их характеристики. Химическая: ДНК и РНК Паразитарная: позвоночные и бактерии Ультраструктура: простые, сложные, аномальные Международным Комитетом по Таксономии Вирусов в 1966 году была принята система классификации вирусов основанная на различии типа (РНК и ДНК), количества молекул нуклеотических кислот (одно- и двух-цепочечные) и на наличии или отсутствии оболочки ядра. Система классификации представляет собой серию иерархичных таксонов: Отряд (-virales) Семейство (-viridae) Подсемейство (-virinae) Род (-virus) Вид (-virus) Классификация Балтимора Нобелевский лауреат, биолог Дэвид Балтимор, предложил свою схему классификации вирусов, основываясь на различиях в механизме продукции мРНК. Эта система включает в себя семь основных групп: (I) Вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК и не имеющие РНК-стадии (например, герпесвирусы, поксвирусы, паповавирусы, мимивирус). (II) Вирусы, содержащие двуцепочечную РНК (например, ротавирусы). (III) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу ДНК (например, парвовирусы). (IV) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу РНК положительной полярности (например, пикорнавирусы, флавивирусы). (V) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу РНК негативной или двойной полярности (например, ортомиксовирусы, филовирусы). (VI) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу РНК и имеющие в своем жизненном цикле стадию синтеза ДНК на матрице РНК, ретровирусы (например, ВИЧ). (VII) Вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК и имеющие в своём жизненном цикле стадию синтеза ДНК на матрице РНК, ретроидные вирусы (например, вирус гепатита B). В настоящее время, для классификации вирусов используются обе системы одновременно, как дополняющие друг друга Биноминальная номенклатура микробов. Понятие о роде, виде, варианте, штамме и клоне. Так же как для растений и животных, для названия микроорганизмов применяется бинарнаяноменклатура,т. е. родовоеивидовоеназвание. Если видовую принадлежность исследователям определить не удается и определена только принадлежность к роду, то употребляется термин species.Чаще всего это имеет место при идентификации микроорганизмов, имеющих нетрадиционные пищевые потребности или условия существования. Названиеродаобычно либо основано на морфологическомпризнакесоответствующегомикроорганизма(Staphylococcus,Vibrio,Mycobacterium),либо является производнымотфамилииавтора,которыйоткрылилиизучилданныйвозбудитель(Neisseria,Shigella,Escherichia,Rickettsia,Gardnerella). Видовоеназваниечасто связано снаименованиемосновноговызываемогоэтиммикроорганизмомзаболевания(Vibriocholerae— холеры, Shigelladysenteriae — дизентерии, Mycobacteriumtuberculosis — туберкулеза) или сосновнымместомобитания(Escherihiacoli — кишечная палочка). Кроме того, в русскоязычной медицинской литературе возможно использование соответствующегорусифицированногоназваниябактерий(вместо Staphylococcusepidermidis — эпидермальный стафилококк; Staphylococcusaureus — золотистый стафилококк и т. д.). Вид– это совокупность микроорганизмов внутри рода, имеющее единое происхождение и обладающие сходными по генотипу свойствами: морф, физио, бх, культурал, патоген, аг, фаговые. Для патогенных бактерий определение "вид" дополняется способностью вызывать определенные нозологические формы заболеваний. Существуетвнутривидоваядифференцировкабактерийнаварианты: • по биологическим свойствам - биоварыили биотипы; • биохимической активности— ферментовары; • антигенному строению — сероварыили серотжы; • чувствительности к бактериофагам — фаговарыили фаготипы; • устойчивости к антибиотикам — резистентовары. В микробиологии широко применяют специальные термины — культура,штамм,клон. Штамм— это совокупностьбактерийодноговида,выделенных изразныхисточниковили изодногоисточникавразноевремя. Штаммы могут различаться по некоторым признакам, не выходящим за пределы характеристики вида. Клон— это совокупность бактерий, являющихся потомством одной клетки. |