Объект изучения микробиологии

• Название: Объект изучения микробиологии
• Анкор: Mikra_1-10 (2).docx
• Дата: 26.12.2017
• Размер: 6.2 Mb.
• Имя файла: Mikra_1-10 (2).docx
• Тип: Документы; #13104
• страница: 4 из 29

16. Действие физических факторов. Физические методы стерилизации

К числу основных физических факторов, воздействующих на микроорганизмы относят температуру, высушивание, различные виды излучения и др.

Для каждого вида микроорганизмов определена оптимальная температура развития. При низких температурах клетка переходит в состояние анабиоза, в котором она может существовать длительное время. Низкие температуры приостанавливают гнилостные и бродильные процессы. Высокая температура губительно действует на микробы. В основе бактерицидного действия высоких температур лежит разрушение ферментов за счет денатурации белков и нарушения осмотического барьера.

Ультрафиолетовое излучение является бактерицидно активным, то есть способным губительно действовать на микроорганизмы. Механизм действия ультрафиолетового излучения заключается в его способности частично или полностью подавлять репликацию ДНК и повреждать рибонуклеиновые кислоты (особенно мРНК).

Высушивание у вегетативных форм бактерий в большинстве случаев вызывает гибель клетки, так как для нормальной жизнедеятельности ее необходима вода. Наиболее устойчивы к высушиванию споры бактерий.

Прямые солнечные лучи убивают большинство микробов в течение нескольких часов. Патогенные бактерии более чувствительны к действию света, чем сапрофиты.

Физические методы стерилизации:

1.    Прокаливание. Подвергаются металлические предметы (петли, иглы, скальпель, ножницы, шпатель).

2.    Стерилизация путем кипячения. Кипячением стерилизуют иглы, шприцы, пинцеты, ножницы, скальпели и другие инструменты

3.    Стерилизация сухим жаром. Стерилизация осуществляется при помощи сухого нагретого воздуха в печи Пастера (стеклянная и фарфоровая посуда, металлические инструменты, термостойкие порошки, минеральные и растительные масла, жиры, воски и т.д.)
4.    Стерилизация текучим паром. Стерилизацию проводят в аппарате Коха. Таким способом стерилизуют среды с углеводами, молоко, среды с желатиной, то есть субстраты, которые не выдерживают нагревания более 100⁰С, длительного действия пара или сухого жара.

5.    Тиндализация –в водяной бане .Метод используется для стерилизации материалов, разрушающихся при температуре выше 58…60⁰С – веществ, содержащих белки (сыворотка крови, витамины).

6.    Пастеризация – используется для стерилизации вина, пива, соков.

7.    Стерилизация паром под давлением (автоклавирование). Это самый эффективный метод стерилизации. В автоклаве стерилизуют питательные среды, выдерживающие температуру выше 100⁰С, стеклянную посуду, завернутую в бумагу, перевязочный материал, халаты (в биксах). Кроме того, обеззараживают микробные культуры, отработанные питательные среды, посуду.

8.    Стерилизация фильтрованием. Осуществляется пропускание материала через бактериологические фильтры. Фильтрация связана с механической задержкой бактерий мелкопористыми фильтрами и с адсорбционной способностью материала из которого изготовлен фильтр. Фильтрации обычно подвергают жидкости не выдерживающие нагревания.

9.  Стерилизация ультрафиолетовым излучением. В лаборатории источником ультрафиолетового излучения обычно служат бактерицидные лампы, используемые для обеззараживания воздуха.

17. Действие химических факторов. Дезинфекция

Химические вещества могут тормозить, полностью подавлять рост микроорганизмов или вызывать гибель микробной клетки. Эти способности химических веществ учитывают при подборе вещества для проведения дезинфекции.

Противомикробные вещества по химическому строению и механизму бактерицидного действия подразделяют на следующие группы: окислители, галогены, соединения металлов, кислоты и щелочи, спирты, краски, производные фенола и альдегиды.

Окислители. К этой группе принадлежит перекись водорода, перманганат калия. Эти соединения, выделяя активный атомарный кислород, вызывают цепную реакцию свободно-радикального перекисного окисления липидов, что ведет к деструкции мембран и белков микроорганизмов.

Галогены. Представителями этой группы веществ являются хлор, йод и их производные: хлорная известь, хлорамин Б, раствор йода спиртовой, йодинол, йодоформ и др. Их бактерицидное действие связано со способностью активных галогенов замещать водородные атомы в молекулах белков, денатурируя их, а также, выделяя атомарный кислород, соединения галогенов оказывают активное окисляющее действие.

Соединения тяжелых металлов. К этой группе относят соли свинца, меди, цинка, серебра, ртути. Антимикробное действие соединений тяжелых металлов обусловлено ослаблением активности ферментов, а также образованием с белками альбуминатов.

Кислоты и щелочи. В основе бактерицидного действия кислот и щелочей лежат дегидратация микроорганизмов, изменение рН питательной среды, гидролиз коллоидных систем и образование кислотных и щелочных альбуминатов.

Спирты. Антимикробная активность спиртов обусловлена их способностью отнимать воду и свертывать белок. Наиболее широкое применение в качестве бактерицидного средства нашел этиловый спирт (С₂Н₅ОН). Бактерицидная активность этилового спирта зависит от его концентрации. Способностью инактивировать микробную клетку обладает 20% этиловый спирт, но наиболее эффективно использование 70% растворов. Более высокие концентрации в белковой среде образуют плотные белковые сгустки, внутри которых могут сохраняться живые бактерии.

Фенолы (фенол, крезол и их производные). Эффективность действия препаратов этой группы обусловлена их способностью легко проникать через клеточную мембрану внутрь клетки, денатурировать белки цитоплазмы и подавлять функции некоторых ферментов, что сопровождается нарушением метаболизма и приводит к гибели микробной клетки.

Альдегиды(формальдегид, глутаровый альдегид). Вещества этой группы способны вызывать дегидратацию поверхностных слоев клетки, легко проникать внутрь клетки и вступать в связь с аминогруппами белков, денатурируя их.

Дезинфекция — уничтожение патогенных микробов в окружающей человека среде. Методы и способы дезинфекции. различны, но они преследуют цели уничтожения не всех микроорганизмов, а только патогенных. Уничтожение возбудителей инфекционных заболеваний в переносчиках называют дезинсекцией, а в организме грызунов — источников инфекции — дератизацией.

18. Консерванты, их применение

Для предохранения лекарственных препаратов от микробной порчи используют консерванты. Консерванты – вещества, подавляющие размножение микроорганизмов. Консерванты чаще всего используют для сохранения стерильности препаратов, предназначенных для многократного использования, а также для препаратов, не подлежащих стерилизации. Консерванты используют, как правило, для глазных капель, инъекционных растворов, эмульсий, мазей, сиропов.

Консерванты для лекарственных средств должны соответствовать следующим требованиям:

- обладать широким спектром микробного действия

- химически не взаимодействовать с лекарственными веществами и компонентами лекарственных препаратов

-поддерживать стерильность лекарства в течение всего времени его применения
По химической природе они подразделяются на следующие группы:

-неорганические соединения: соли тяжелых металлов, серебра, ртути.

-металлорганические соединения: мертиолат, фенилртутные соли, метафан

-органические соединения: этиловый спирт, парабены, бензойная и сорбиновая кислоты, фенолы


19. Химические и физико-химические методы стерилизации

Химическую стерилизацию используют при обработке крупногабаритных изделий, приборов, а также аппаратов и термолабильных  изделий.

• 
  Для газовой («холодной») стерилизации обычно используют герметичные контейнеры, которые заполняют парами летучих веществ: формальдегида, смесью паров формальдегида  и  этилового спирта, окисью этилена, смесью окиси этилена и бромистого метила.
  
• 
  Для химической стерилизации растворами применяют отечественные (первомур - смесь пергидроля и муравьиной кислоты, перекись водорода, бианол, анолит и др.),  импортные препараты (гигасепт, глутаровый альдегид, дюльбак и др.).
  

Физико – химические методы стерилизации предусматривают совместное использование физических и химических методов стерилизации.

20. Питательные среды, их классификация. Требования, предъявляемые к ним.

Питательной средой называют среды, содержащие различные соединения сложного или простого состава, которые применяются для размножения бактерий или других микроорганизмов в лабораторных или промышленных условиях.

По консистенции питательные среды могут быть жидкими, полужидкими, плотными. Плотные среды готовят путем добавления к жидкой среде 1,5—2% агара, полужидкие — 0,3— 0,7 % агара. Агар представляет собой продукт переработки особого вида морских водорослей, он плавится при температуре 80—86°С, затвердевает при температуре около 40°С и в застывшем состоянии придает среде плотность. В некоторых случаях для получения плотных питательных сред используют желатин (10—15%). Ряд естественных питательных сред (свернутая сыворотка крови, свернутый яичный белок) сами по себе являются плотными.

По целевому назначению среды подразделяют на основные, элективные и дифференциально-диагностические.

К основным относятся среды, применяемые для выращивания многих бактерий. Это триптические гидролизаты мясных, рыбных продуктов, крови животных или казеина, из которых готовят жидкую среду — питательный бульон и плотную — питательный агар. Такие среды служат основой для приготовления сложных питательных сред — сахарных, кровяных и др., удовлетворяющих пищевые потребности патогенных бактерий.

Элективные питательные среды предназначены для избирательного выделения и накопления микроорганизмов определенного вида (или определенной группы) из материалов, содержащих разнообразную постороннюю микрофлору. При создании элективных питательных сред исходят из биологических особенностей, которые отличают данные микроорганизмы от большинства других. Например, избирательный рост стафилококков наблюдается при повышенной концентрации хлорида натрия, холерного вибриона — в щелочной среде и т. д.

Дифференциально-диагностические питательные среды применяются для разграничения отдельных видов (или групп) микроорганизмов. Принцип построения этих сред основан на том, что разные виды бактерий различаются между собой по биохимической активности вследствие неодинакового набора ферментов.

Особую группу составляют синтетические и полусинтетические питательные среды. В состав синтетических сред входят химически чистые вещества: аминокислоты, минеральные соли, углеводы, витамины. В полусинтетические среды дополнительно включают пептон, дрожжевой экстракт и другие питательные вещества. Эти среды чаще всего применяют в научно-исследовательской работе и в микробиологической промышленности при получении антибиотиков, вакцин и других препаратов.

Требования, предъявляемые к питательным средам.

Любая питательная среда должна отвечать следующим требованиям: содержать все необходимые для размножения микроорганизмов вещества в легкоусвояемой форме; иметь оптимальные влажность, вязкость, рН, быть изотоничной и по возможности прозрачной.

№21. Рост и размножение бактерий. Фазы роста бактериальной культуры.

Жизнедеятельность бактерий характеризуется ростом — формированием структурно-функциональных компонентов клетки и увеличением самой бактериальной клетки, а также размножением — самовоспроизведением, приводящим к увеличению количества бактериальных клеток в популяции.
Бактерии размножаются путем бинарного деления пополам, реже путем почкования.

Прокариоты обычно размножаются бесполым путем — бинарным делением. В начале деления клетка удлиняется, затем делится нуклеоид. Воспроизведение нуклеоида, содержащего всю генетическую информацию, необходимую для жизнедеятельности микроорганизма,— наиболее важный из всех процессов, которые происходят при росте клетки.

Нуклеоид представлен суперспирализованной и весьма плотно уложенной молекулой ДНК, которая является самореплицирующейся структурой и известна под названием репликона. К репликонам относятся также плазмиды — генетические структуры, способные к самостоятельной репликации. Репликация ДНК осуществляется ферментами ДНК-полимеразами. Этот процесс начинается в определенной точке ДНК и происходит одновременно в двух противоположных направлениях. Закапчивается репликация также в определенном месте ДНК - В результате репликации число молекул ДНК в клетке удваивается. Вновь синтезированные молекулы ДНК постепенно расходятся в образующиеся дочерние клетки. Все это позволяет дочерней клетке иметь совершенно тождественную материнской клетке по последовательности нуклеотидов молекулу ДНК - Считают, что репликация ДИК, занимает почти 80% времени, в течение которого осуществляется деление бактериальной клетки.

После завершения репликации ДНК начинается сложный комплекс процессов, которые ведут к образованию межклеточной перегородки. Вначале с обеих сторон клетки происходит врастание двух слоев цитоплазматической мембраны, а затем между ними синтезируется пептидогликан и образуется перегородка, состоящая из двух слоев цитоплазматической мембраны и пептидогликана.

Во время репликации ДНК и образования делящей перегородки клетка микроорганизма непрерывно растет. В этот период происходят синтез пептидогликана клеточной стенки, цитоплазматической мембраны, образование новых рибосом и других органелл и соединений, которые входят в состав цитоплазмы. На последней стадии деления дочерние клетки отделяются друг от друга. Процесс деления у некоторых бактерий идет не до конца, в результате образуются цепочки клеток.

При делении палочковидных бактерий клетки вначале растут в длину (диаметр клетки не меняется). Когда длина бактерии удваивается, палочка несколько сужается в середине и затем распадается на две клетки. Чаще всего клетка делится на две равные части (изоморфное деление), однако встречается и неравномерное (гетероморфное) деление, когда дочерняя клетка больше материнской.

Спирохеты, риккетсии, некоторые дрожжи и грибы, простейшие и другие организмы размножаются поперечным делением клеток.

Миксобактерии делятся перетяжкой. Сначала клетка в месте деления слегка суживается, далее клеточная стенка, постепенно впячиваясь с обеих сторон внутрь клетки, все больше и больше сужает ее и, наконец, делит на две. Дочерняя клетка, одетая уже собственной цитоплазматической мембраной, еще временно сохраняет общую клеточную стенку.

У бактерий иногда наблюдается «половой» процесс, или конъюгация

У других бактерий кроме размножения наблюдается половой процесс, но в самой примитивной форме. Половой процесс бактерий отличается от полового процесса эукариот тем, что у бактерий не образуются гаметы и не происходит слияния клеток. Однако главнейшее событие полового процесса, а именно обмен генетическим материалом, происходит и в этом случае. Этот называется генетической рекомбинацией. Часть ДНК (очень редко вся ДНК) клетки-донора переносится в клетку-реципиент, ДНК которой генетически отличается от ДНК донора. При этом перенесённая ДНК замещает часть ДНК реципиента. В процессе замещения ДНК участвуют ферменты, расщепляющие и вновь соединяющие цепи ДНК. При этом образуется ДНК, которая содержит гены обеих родительских клеток. Такую ДНК называют рекомбинантной. У потомства или рекомбинантов, наблюдается заметное разнообразие признаков, вызванное смещением генов. Такое разнообразие признаков очень важно для эволюции и является главным преимуществом полового процесса.

Актиномицеты, как и грибы, могут размножаться спорами. Актиномицеты, являясь ветвящимися бактериями, размножаются путем фрагментации нитевидных клеток. Грамположительные бактерии делятся путем врастания синтезирующихся перегородок деления внутрь клетки, а грамотрицательные — путем перетяжки, в результате образования гантелевидных фигур, из которых образуются две одинаковые клетки.
Делению клеток предшествует репликация бактериальной хромосомы по полуконсервативному типу (двуспиральная цепь ДНК раскрывается и каждая нить достраивается комплементарной нитью), приводящая к удвоению молекул ДНК бактериального ядра — нуклеоида.
Репликация ДНК происходит в три этапа: инициация, элонгация, или рост цепи, и терминация.
Размножение бактерий в жидкой питательной среде. Бактерии, засеянные в определенный, не изменяющийся объем питательной среды, размножаясь, потребляют питательные элементы, что приводит в дальнейшем к истощению питательной среды и прекращению роста бактерий. Культивирование бактерий в такой системе называют периодическим культивированием, а культуру — периодической. Если же условия культивирования поддерживаются путем непрерывной подачи свежей питательной среды и оттока такого же объема культуральной жидкости, то такое культивирование называется непрерывным, а культура — непрерывной.
При выращивании бактерий на жидкой питательной среде наблюдается придонный, диффузный или поверхностный (в виде пленки) рост культуры. .

1) Рост бактерий с равномерным помутнением среды.

2. Придонный рост бактерий, характеризующийся образованием осадка на дне пробирки с жидкой питательной средой.

3. Пристеночный рост бактерий, выражающийся в образовании рыхлых хлопьев, прикрепленных к внутренней поверхности стенок сосуда.

4. Поверхностный рост бактерий, характеризующийся появлением на поверхности жидкой питательной среды пленки. Рост на полужидкой питательной среде характеризуется помутнением всей толщи среды или образованием сосульки цилиндрической или конической формы.