семинар 1. Морфология и классификация микробов. Культивирование бактерий. Изучение культуральных свойств. Микробы
 Скачать 7.27 Mb.
|
|
Морфология и классификация микробов. Культивирование бактерий. Изучение культуральных свойств. Микробы представлены доклеточными и клеточными формами жизни. Клеточные формы жизни представлены прокариотами, которые не имеют оформленного ядра и организованных органов, и Эукариотами, Клетки которых имеют ядро с ядерной оболочкой и ядрышком, а цитоплазмы состоит из высокоорганизованных органелл. Клеточные формы называют микроорганизмами.  Различают следующие таксономические категории микроорганизмов: Доме, царство, отдел, класс, порядок, семейство, рот, вид, подвид и др. Царство микроорганизмов объединены в три домена - Bacteria, Archaea и Eukarya:1. Домен Bacteria Включает прокариоты, являющиеся настоящими бактериями 2. Домен Archaea Включают прокариоты, являющиеся археями, или архе бактериями; 3. Домен Eukarya включает царства Protozoa(простейших) Eumycota, настоящих грибов) и Chromista (хромовиков) -Новое царство, образованные в результате реклассификации Некоторых простейших и Грибов из более раннего устаревшего таксона-царство Грибов.   Одна из основных таксономических категорий-вид, т.е. совокупность особей, объединённых по близким свойством, но отличающихся от других представителей рода. Совокупность однородных микроорганизмов, выделенных на питательной среде, характеризуемых сходными морфологическим, территориальными и другими свойствами, называется чистый культурой. Чистая культура микроорганизмов, выделенных из определённого источника и отличающихся от других представители вида, называется штаммом. Близкими к понятию штамму является понятие клона.  Для обозначения некоторых совокупности микроорганизмов, отличающихся по тем или иным свойством, употребляя суффикс -var- ( разновидность) вместо ранее примеряемого -type-. Именно поэтому микроорганизмы в зависимости от характера различий обозначает как Морфовары, Резистенттовары, серовары, фаговары, биовары и т.д. Классификация и морфология бактерий Бактерии относится к прокариотам, то есть доядерные организмы, поскольку у них имеются примитивное ядро без оболочки, ядрышка, гистонов, а в цитоплазме отсутствуют высокоорганизованные органеллы. Название виды бактерий соответствует бинарный номенклатуре, то есть состоит из двух слов. Первое слово-название рода и пишется с прописной буквы, второе слово обозначает вид и пишется со строчной буквы. При повторном упоминание вида родовое название сокращается до начальной буквы. Характеристика доменов Bacteria и Archaea
Формы бактерий  Кокки-шаровидные бактерии размером 0,5 - 1,0 мкм; Паях взаимному расположению различают микрококки, диплококки, стрептококки, тетракокки, сарцины и стафилококки. Микрококки - отдельно расположенные клетки.  Диплококки - расположены парами, т.к. после деления не расходятся.   Стрептококки-клетки округлой формы, составляющие цепочку вследствие деления клеток в одной плоскости.   Сарацины-расположены виде пакетов из 8 коков и более, так как они образуются при делении клетки в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях.  Стафилококки-кокки, расположены в виде грозди винограда в результате деления в разных плоскостях.   Извитые формы-спиралевидные бактерии, к которым относятся кампилобактерии, хеликобактерии, спириллы и спирохеты. Спириллы - имеют вид шарообразных извитых клеток.  Спирохеты-тонкие, длинные, извитые бактерии, отличающиеся от перил подвижностью, обусловленной сгибательными изменениями клеток. Они имеют Тонкую наружную мембрану клеточной стенки, окружающую протоплазматический цилиндр с цитоплазматической мембраной, и периплазматические фибриллы. Фибриллы участвует в передвижении спирохет, придавая клеткам вращательное, сгибательное и поступательное движение.   Трепонемы-имеют вид тонких, шарообразно закрученных нитей с 8 – 12 равномерными мелкими завитками.  Боррелин - имеют по 3-8 крупных завитков (возбудители возвратного тифа и болезни Лайма)  Летоспиры -имеют не глубокие частые завитки виде закручены верёвки. Концы этих спирохет изогнуты наподобие крючков с утолщениями на концах. Образуя вторичные завитки, они приобретают вид букв С или S.  Ветвящиеся нитевидные формы и палочки неправильной формы представлены активными с центами и родственными с ними бактериями. Актиномицеты-ветвящиеся нитевидные или палочковидные Грамположительные бактерии. Свое название они получили в связи с образованием в пораженных тканях Друз-Гранул из плотно переплетённых нитей в виде лучей, отходящих от центра и заканчивающихся колбовидными утолщениями.   С актиномицетами сходны так называемые нокардиоподобные актиномицеты-палочковидные, неправильной формы. К ним относят бактерии родов Corynebacterium, Mycobacterium, Nocardia и др. Нокардиподобные актиномицеты отличаются наличием в клеточной стенки сахаров - арабинозы, галактозы, а также миколывых кислот и больших количеств жирных кислот. Микуловые кислоты и липиды клеточных стенок обусловливают кислотоустойчивость бактерий, в частности, микобактерий туберкулёза и лепры. Риккетсин- мелкие Грамотрицательные палочковидные бактерии, облигатные внутриклеточные паразиты, размножающиеся в цитоплазме, а некоторые-в ядре инфицированных клеток. Обитают в членистоногих, которые являются и хозяевами или переносчиками.   Свое название риккетсин получили по имени Х. Т. Риккетса-американского учёного, впервые описавшего одного из возбудителей. У человека Риккетсии вызывают эпидемический сыпной тиф, клещевой риккетсиоз и др.  Хламидии-облигатные внутриклеточные кокковидные грамотрицательные бактерии, размножающиеся только в живых клетках.   Вне клеток хламидии имеют сферическую форму, метаболически не активные и называются элементарными тельцами. Элементарные тельца, попав в клетку, увеличивается и превращается в делящиеся ретикулярные тельца, образуя скопление вакуолях. Из ретикулярных телец образуются элементарные тельца которые выходят из клеток и вступают в новый цикл, инфицируя другие клетки. У человека хламидии вызывают поражения глаз, урогенитальная системы, легких и др. Микоплазмы-мелкие бактерии, не имеющие клеточной стенки; окружены только цитоплазматической мембраной, содержащей стеролы.  Вследствие отсутствия клеточной стенки микоплазмы осмотически чувствительны. Имеют кокковидную, нитевидная или колбовидную формы. Микоплазмы вызывает у человека атипичную пневмонию и поражение мочеполовой системы. Структура бактериальной клетки Бактерии измеряют в микрометрах (мкм), а их структурные компоненты-в нанометрах (нм); один микрометр равен 1000 нм. Вследствие малых размеров структуру бактерий изучают с помощью электронной микроскопии целых клеток их ультратонких срезов. Бактериальную клетку окружает клеточная стенка цитоплазматическая мембрана, под которой находится цитоплазма с включениями и примитивная ядро, называемое нуклеоидом. Имеются также дополнительные структуры: капсула, микрокапсула, слизь, жгутики, пили. Некоторые бактерии в неблагоприятных условиях образуют споры.  Клеточная стенка-прочная, упругая структура, придающие бактерии определённую форму и вместе с цитоплазматической мембраной сдерживающая высокое осмотическое давление в бактериальной клетки. В клеточной стенке грамположительных бактерий содержится небольшое количество полисахаридов, липидов, белков. Основной компонент клеточной стенки этих бактерий-многослойный пептидогликан, с которым ковалентно связаны тейхоевые кислоты. Имеются также липотейхоевые кислоты, которые гидрофобно связаны с ЦПМ. Эти примеры участвует в регуляция деления бактерий и в от грязи на клетках организма при инфицирования. Форму и прочность бактерии придает жёсткая волокнистая структура многослойную пептидогликана.  Пептидогликан представлен параллельно расположенными молекулами гликана, состоящего из повторяющихся остатков N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты, соединенных гликозидной связью. Гликановые молекулы соединены поперечной пептидной связью из четырёх аминокислот. Отсюда и название этого полимера -пептидогликан.  Основу пептидной связи пептидогликана грамотрицательных бактерий составляют тетрапептиды, состоящее из чередующихся L- и D-аминокислот. Наличие элементов гликана и аминокислот тетрапептида-отличительная особенность бактерий, поскольку они отсутствуют у животных и человека. При окраске по Граму многослойный пептидогликан грамположительных бактерий после обработки мазка спиртом удерживает комплекс генцианового фиолетового с йодом, чем обусловлено сине-фиолетовая окраска клеток. Грамотрицательные бактерии, наоборот, после воздействия спиртом утрачивают краситель, что обусловлено меньшим количеством пептидогликана; Они обесцвечиваются спиртом и после обработки фуксином или сафранином приобретают красный цвет. Наружная мембрана-мозаичная структура, представленная липополисахаридами, фосфолипидами и белками. Внутренний слой её содержит Фосфолипиды, обнаруженном слой расположен липополисахарид. ЛПС наружной мембраны состоит из трёх фрагментов: Липида А - Консервативной структуры, практически одинаковый у грамотрицательных бактерий. Ядра - Или стержневой, коровой части относительно консервативного олисахорида; О-специфической цепи полисахарида, образованной повторяющимися идентичными олисахаридными последовательностями. ЛПС заякорен В наружно мембране липидам А, обусловливающим токсичность ЛПС и отождествляемым поэтому с эндотоксином. Разрушение бактерий антибиотиками приводит к высвобождению большого количества эндотоксина, что может вызвать у больного эндотоксический шок. От липида а отходит ядро, иди стержневая часть, ЛПС. О-специфическая цепь, отходящая от стержневой части молекулы ЛПС, обуславливает серогруппу, серовар определённого штамма бактерий. Таким образом, с понятием ЛПС связаны представления об О-антигене, по которому можно дифференцировать бактерии. Бактерии с полноценным ЛПС образуют гладкие, с блестящей поверхностью колонии, получивший название S-форм. Генетические изменения могут привести к дефектам, укорочению ЛПС бактерий и появлению в результате этого шероховатых колоний R-форм. Белки наружной мембраны, называются поринами, окаймляют гидрофильные поры, через который проходит вода и мелкие гидрофильной молекулы. Между мембраны и ЦПМ находится Периплазматическое пространство, или периплазма, содержащие ферменты и компоненты транспортных систем. При нарушение синтеза клеточной стенки бактерий под влиянием лизоцима, пенициллина, защитных факторов организма и других явлений образуются клетки с изменённой формы: протопласты-бактерии полностью лишены клеточной стенки; сферопласты-бактерии с частичной сохранившийся клеточной стенкой.  ЦПМ окружает наружную часть цитоплазмы бактерии участвует в регуляция осмотического давления, транспорте веществ, энергетическом метаболизме клетки. При избыточном росте ЦПМ образуются инвагинаты - выпячивания в виде сложных закрученных мембранных структур, называемых мезосомами.   Цитоплазма занимает основной объем бактериальной клетки и состоит из растворимых белков, рибонуклеиновых кислот, включений и многочисленных мелких Гранул-рибосом, ответственных за синтез белков.  Рибосомы бактерий имеют размер около 20 нм и коэффициенты седиментации 70S, в отличие от 80S-рибосом, характерных для эукариотических клеток. В цитоплазме имеются различные включения в виде гранул гликогена, полисахаридов, b- масляной кислоты и полифосфатов. Характерное расположение гранул валютина выявляется у дифтерийной палочки в виде интенсивно покрасившихся полюсов клетки.   Нуклеотиды-эквивалент ядра у бактерий. Ядро бактерий, в отличие от эукариот, не имеет ядерной оболочки, ядрышко и основных белков. У большинства бактерий в клетке содержится одна хромосома, представленная молекулой ДНК.  Капсула-слизистая структура толщиной более 0,2 мкм, прочно связаны с клеточной стенкой бактерий и имеющая чётко очерченные внешние границы. Капсула различима в мазках-отпечатках из патологического материала. Многие бактерии образуют микрокапсулу-слизистые образования толщиной не менее 0,2 МКМ, выявляемая лишь при электронной микроскопии. От капсулы следует отличать слизь-мукоидные экзополисахариды, не имеющий чётких внешних границ. Слизь растворима в воде.  Жгутики-тонкие нити, берущей начало ЦПМ, имеют большую длину, чем сама клетка, определяют подвижность бактериальной клетки. Жгутики состоят из белка-флагеллина, являющегося антигеном-так называемым Н-антигеном. Число жгутиков у бактерий различна.  Пили-нитевидные образование более короткие и тонкие, чем жгутики. Или отходит от поверхности клетки и состоят из белка пилина.  Споры- Своеобразное форма покоящихся бактерий, образуемая при неблагоприятных условиях существования бактерий. Внутри бактериальной клетки образуются одна споры-эндоспора. Образование спор способствует сохранению вида и не является способом размножения, как у Грибов. Формы спор бывает овальный, шаровидный. Расположение спор в клетке может быть: 1. Терминальным,т.е. на конце палочки 2. Субтерминальным-ближе к концу палочки 3. Центральным В благоприятных условиях споры прорастают, проходя три последовательные стадии: активацию, инициацию, врастание.   Строение и классификация грибов Грибы-много-или одноклеточные не фотосинтезирующие эукариотические микроорганизмы с толстой клеточной стенкой. Различают два основных типа Грибов: гифальные и дрожжевые. Гифальные(плесневые) грибы образуют ветвящиеся тонкие нити, сплетающиеся в грибницу, или мицелий (плесень). Гифы низших Грибов не имеют перегородок. Гифы высших Грибов разделены перегородками, или септами, с отверстиями.  Дрожжевые грибы в основном имеют вид отдельных овальных клеток. Дрожжи-одноклеточные грибы. Они имеют половое и бесполое размножение. Грибы, аналогичный дрожжам, но не имеющий полового способа размножения, называют дрожжеподобными.   Различают совершенный и несовершенный грибы. Совершенный грибы имеют половой способ размножения; к ним относится и зигомицеты, аскомицетов и Базидиомицеты. Несовершенный грибы имеет только бесполый способ размножения; к ним относится дейтеромицеты. Зигомицеты относятся к низшим грибам. Распространены в почве, в воздухе и способны вызвать зигамикоз лёгких, головного мозга и других органов человека и животных.  Аскомицеты имеют сепорированный мицелий. Своё названия они получили от основного органа плодоношения-сумки, или аска, содержащего четыре или восемь галоидных половых спор.  Базидиомицеты-шляпочные съедобные и ядовитые грибы и септированные мицелием. Они образуют половые споры путём отшнурования от Базидия-концевой клетки мицелия, гомологичной аску.  Дейтеромицеты является условным, формальным типом Грибов, который объединяет грибы, не имеющий полового способа размножения. Дейтеромицеты образуют септированный мицелий, размножаются только бесполым путём засчет формирования не половых спор -конидий.  Строение и классификация простейших Простейшие-эукариотические одноклеточные микроорганизмы, составляющие царство Protozoa, в домене Eukarya. Недавно выделенное новое царство - chromista, в которое вошли некоторые простейшие и грибы. К царству Protozoa относятся амёбы, жгутиконосцы, соровики и реснитчатые.  Амёбы-возбудителем амебиаза Человека, а также свободноживущими и не патогенными амёбами. Они размножаются бесполым путём. Жизненный цикл амёб состоит из двух стадий: трофозаиты и цисты. Трофозоиты передвигаются путём образования псевдоподии, с помощью которых происходит захваты и погружения в цитоплазмы клеток питательных веществ. Циста, попадая в кишечник, превращается в трофозаиту.   2. Жгутиконосцев включают Жгутиконосцев крови и других тканей: - жгутиконосцев крови и тканей - Жгутиконосцев кишечника - Жгутиконосцев мочеполовой системы  3. Споровики представлены - Кровяными паразитами, которым относится плазмодии малярии и бабезии-возбудители пироплазмоза - Кишечным и тканевым паразитом, которым относятся токсоплазма-возбудитель токсоплазмоза  4.Реснитчатые представлены балантилиями, поражающими толстую кишку человека. Балантидии имеют стадии трофозоита и цисты. Трофозоит подвижен, имеет многочисленные реснички, более тонкие и короткие, чем жгутики.  Строение и классификация вирусов Вируы относятся к царству Viroe (от лат. virus — «яд»). Это мельчайшие микроорганизмы не имеющие клеточного строения, белоксинтизирующей системы, содержание один тип нуклеиновой кислоты Вирусы как облигатные внутриклеточные паразиты размножаются в цитоплазме или ядре клетки. Они являются автономными генетическими структурами и отличаются особым, разобщенным способом размножения. В клетке отдельно синтезируются нуклеиновые кислоты вирусов и их белки, а затем происходит их сборка в вирусные частицы. Сформированная вирусная частица называется вирионом.   Геном вирусов способен включаться в геном клетки в виде провируса, проявляясь генетическим поразтом клетки. Нуклеиновые кислоты некоторых вирусов, например вирус герпеса, могут находиться в цитоплазме инфицированных клеток, например плазмиды. Различают простые вирусы(например,вирусы полиомиелита,гепатита А) и сложные вирусы (например, вирусы кори,гриппа,герпеса). ПРОСТЫЕ, или БЕЗОБОЛОЧЕЧНЫЕ ВИРУСЫ имеют только нуклеиновую кислоту,связанную с белковой структурой, называемой капсидом. Протеины, связанные с нуклеиновой кислотой, известны как нуклеопротеины, а ассоциация вирусных протеинов капсида вируса с вирусной нуклеиновой кислотой названа нуклеокапсидом.  СЛОЖНЫЕ, или ОБОЛОЧЕЧНЫЕ, ВИРУСЫ кроме капсида имеют мембранную двойную липопротеиновую оболочку которая приобретается путем почкования вариона через мембрану клетки, например, через плазматическую мембрану, мембрану ядра или мембрану эндоплазматического ретикулума. На оболочке вируса расположены гликопротеиновые шипы, или шипики. Разрушения оболочки эфиром и другими растворителям инактивирует сложные вирусы. Под оболочкой некоторых вирусов находится матриксный белок  Классификация вирусов Вирусы классифицируют по типу нуклеиновой кислоты, количеству и свойствам ее нитей, позитивной или негативной полярности нуклеиновой кислоты, линейной или циркулярной нуклеиновой кислоты, фрагментированной или нефрагментированной нуклеиновой кислоты. Учитывают так же симметрии нуклеокапсида, наличие оболочки, чувствительность к эфиру и дезоксихолату, место размножения в клетки, антигенные свойства и др.  Прионы — инфекционные белковые частицы, вызывающие конформационные болезни в результате изменения структуры нормально клеточного прионового протеина, который имеется в организме животных и человека и выполняет ряд регуляторных функции. Изменения данного гена кодирующего PrPc, или контакт PrPc с измененным инфекционным прионом проводят к воспроизводству инфекционного приона с изменённой третичной или четвертичной структурой. Он накапливается в нейронах, придавая клетке губкообразный вид, что приводит к неврологическим нарушениям и смертельному исходу. Прионные болезни протекают по типу трансмиссивных губкообразных энцефалопатией.  Культивирование бактерий Для культивирования бактерий необходимы следующие условия — полноценная питательная среда. Искусственные питательные среды должны отвечать следующим требованиям: 1. Каждая питательная среда должна содержать воду, так как в ней протекают все процессы жизнедеятельности бактерий; 2. Для культивирования гетероорганотрофных бактерий в среде должны содержать органические источники углерода и энергии. 3. Для биосинтетических процессов бактериям требуется источник азота, меры, фосфат, микроэлемента. 4. Поддержание определенного pH имеет значение для предотвращения гибели микроорганизмов от ими же образованных продуктов обмена; 5. Среда должная обладать определенным осмотическим давлением. Большинство бактерий способны расти на изотонических средах, чего достигают добавления NaCl в концентрации 0,87%; 6. Питательные среды должны быть стерильными. В зависимости от консистенции питательные среды могут быть жидкими, полужидкими и плотными. Плотность среды достигается добавлением агара. СРЕДЫ ОБОГАЩЕНИЯ стимулируют рост какого-то определенного микроорганизма, ингибируя рост других. Например, среда, содержащая соленит натрия, стимулирует рост бактерий рода Salmonella, ингибируя рост кишечной палочки.  ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО—ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ СРЕДЫ для изучения ферментативной активности бактерий. Они состоят из простой питательной среды с добавлением субстрата, на который должен подействовать фермент, и индикатор меняющегося свой цвет в результате ферментативного превращения субстрата. Например, среды Гиса используют для изучения способности бактерий ферментировать сахар; среда Клиглера позволяет дифференцировать бактерии по способности ферментировать глюкозу, лактозу и продуцировать сероводород.  КОМБИНИРОВАННЫЕ СРЕДЫ сочетаю элективную среду, подавляющую рост сопутствующие микрофлоры, и дифференциальную среду, диагностирующую ферментативную активность выделяемого микроорганизма. Примерами таких сред служат среда Плоскирева и висмут-сульфитный агар, используемый при выделении патогенных кишечных бактерий. Эти среды ингибируют рост кишечной палочки.  — ТЕМПЕРАТУРА КУЛЬТИВИРОВАНИЯ. Температура влияет на скорость размножения. По лишению к температуре роста бактерий разделяются на три основные группы: психрофилы, мезофилы и термофилы. Психрофилы живут и размножаются при пониженных температурах(от —10 до +20). Мезофилы имеют температурный диапазон роста между 30 и 45 °С. К этой группе относится большинство возбудителей болезней человека, оптимальный рост который который возможен при температуре 37 °М. Термофилы способны расти при повышенных температурах. Для поддержания требуемой температуры используют специальные приборы — термостаты.  — АТМОСФЕРА КУЛЬТИВИРОВАНИЯ Для роста и размножения строгих аэробов необходим кислород. Аэробы хорошо растут на поверхности агара на чашках Петри или в тонком верхнем слое жидкой среды. Факультативные анаэробы культивируют в аналогичных условиях.  Облигатные анаэробы для своего роста и размножения требуют исключения доступа кислорода воздуха. Этого достигают следующими мерами: 1. Добавлением к питательным средам редуцирующих кислород вещества — тиогликолевой, аскорбиновой кислот; 2. Освобождением от кислорода воздуха жидкости питательных сред путем из кипячения с последующим плотным закупориванием сосудовя в которых налиты среды, резиновыми пробками; 3.использованием поглотителей кислорода, помещая их в герметически закрываемые емкости — «Газпаки»; этот метод используют для культивирования аэротолерантных бактерий; 4. Механическим удалением кислорода с последующим заполнением ёмкости инертным газом. — ОСВЕЩЕНИЕ Для выращивания фототрофных микроорганизмов необходим свет. Некоторые условно патогенные микобактерии в зависимости от освещения образуют пигмент, который используют при их индентификации. Культивирование абсолютных внутриклеточныхпаразитов,бактерий, относятся к родам Rickettsia, Chlamydia, осуществляют на культурах клеток или в организме животных и членистоногих, а также на куриных эмбрионах.   |