1. Медицинская микробиология, определение, задачи, значение в практической деятельности врача. Микробиология (от греч. micros – малый, bios – жизнь, logos – учение) – наука о мельчайших невидимых невооруженным взглядом живых объектах – микроорганизмах, закономерностях их развития и тех изменениях, которые они вызывают в среде обитания и в окружающей среде. Предмет изучения медицинской микробиологии – патогенные и условно-патогенные микроорганизмы, процессы их взаимодействия с макроорганизмом. (разработка Задачи медицинской микробиологии: ➢ микробиологическая диагностика инфекционных заболеваний; ➢ разработка методов специфической профилактики; ➢ разработка этиотропного лечения инфекционных болезней. В составе медицинской микробиологии выделяю следующие разделы: ➢ бактериология (объект изучения – бактерии); ➢ вирусология (объект изучения – вирусы); ➢ микология (объект изучения – грибы); ➢ прототозоология (объект изучения – простейшие); ➢ альгология (объект изучения – микроскопичские водоросли); ➢ иммунология (объект изучения – защитных реакций организма) и др. Многочисленные открытия в области микробиологии, изучение взаимоотношений между макро- и микроорганизмами во второй половине XIX в. способствовали началу бурного развития иммунологии, которая является основой для разработки лабораторных методов диагностики, профилактики и лечения инфекционных и многих неинфекционных болезней, а также разработки иммунобиологических препаратов (вакцин, иммуноглобулинов, иммуномодуляторов, аллергенов, диагностических препаратов). Современная медицинская микробиология и иммунология достигли больших успехов и играют огромную роль в диагностике, профилактике и лечении инфекционных и многих не инфекционных болезней, связанных с нарушением иммунной системы (онкологические, аутоиммунные болезни, трансплантация органов и тканей и др.). 2.Основные этапы исторического развития микробиологии как науки. Выделяют 5 исторических периода развития и становления микробиологии как науки. I. Эвристический период. Многие тысячелетия человечество пользовалось плодами жизнедеятельности микроорганизмов, не подозревая об их существовании. Хотя мысль о наличии в природе невидимых живых существ возникала у многих исследователей. Гиппократ, Парацельс (VI век до н.э.) высказывали предположение о том, что «миазмы», обитающие в болотах, вызывают различные болезни у человека, попадая в его организм через рот. В наиболее законченной форме идею сформулировал Джироламо Фракосторо в труде «О контагиях, контагиозных болезнях и лечении» (1546 г.): заражение человека может происходить тремя путями – при непосредственном соприкосновении, опосредованно (через предмет) и на расстоянии, но при обязательном участии контагий («зародышей болезней»). Однако это были гипотезы, доказательств которых у них не было. II. Описательный период (морфологический) – охватывает вторую половину XVIII века и продолжается до середины XIX века. Связан с созданием микроскопа и открытием микроскопических существ, невидимых глазом человека. Первый микроскоп был создан в 1590 г. Гансом и Захарием Янсенами, но у него было увеличение всего лишь в 32 раза. Голландский натуралист Антоний Левенгук (1632-1723 гг.) сконструировал микроскоп с увеличением в 160-300 раз, при помощи которого ему удалось обнаружить мельчайших «живых зверьков» (анималькусов) в дождевой воде, зубном налете и других материалах. Зарисованные им формы микроорганизмов были удивительно правдивы. В этот же период в 1771 г. выдающийся русский врач Данило Самойлович (1744-1805 гг.) в опыте самозаражения гноем больных чумой доказал роль микроорганизмов в этиологии чумы и возможность предохранения людей от чумы с помощью прививок. Д.С. Самойлович был убежденным сторонником живой природы возбудителя чумы и за 100 с лишним лет до открытия этого микроба пытался обнаружить его. Лишь несовершенство микроскопов того времени помешало ему сделать это. Он предположил возможность искусственного создания невосприимчивости к инфекционному агенту и даже предпринял попытку создания противочумной вакцины. Эти исследования предшествовали работам Э. Дженнера. Работы Д.С. Самойловича внесли большой вклад в разработку мероприятий по борьбе с чумой. В 1796 г. Эдвард Дженнер (1749-1823 гг.) создал и успешно применил вакцину для профилактики натуральной оспы, взяв материал от доярки, больной коровьей оспой. III. Физиологический период (Пастеровский) (вторая половина XIX века) – «золотой век» микробиологии. С момента обнаружения микроорганизмов, возник вопрос не только об их роли в патологии человека, но и об их устройстве, биологических свойствах, процессах жизнедеятельности, экологии и т.д. Поэтому с середины XIX века началось интенсивное изучение физиологии бактерий. Л. Пастер (1822-1895 гг.) – основатель французской школы микробиологии (химик по образованию, талантливый экспериментатор, сделал ряд фундаментальных открытий во многих областях науки, в том числе и в микробиологии), его основные достижения: > открытие бактериальной природы брожения и гниения при изучение болезней вина и пива; > предложение мягкого метода стерилизации – пастеризации; > доказательство невозможности самопроизвольного зарождения жизни (если стерильный бульон оставить в открытой колбе, то он прорастет, но если стерильный бульон поместить в колбу, сообщающуюся с воздухом через спиральную трубку, то бульон не прорастет, т.к бактерии осядут на изогнутых частях трубки); > создание основ вакцинного дела; > разработка и получение вакцины против бешенства, сибирской язвы у животных и куриной холеры; > открытие возбудителей сибирской язвы (Bacillus anthracis), родовой горячки (стрептококки), фурункулеза (стафилококки). Р. Кох (1843-1910 гг.) – основатель школы немецких микробиологов, его достижения: > внедрение в практику микробиологии анилиновых красителей, иммерсионной системы, плотных питательных сред; > открытие возбудителей туберкулеза и холеры у человека; > сформулирована триаду критериев, по которым можно было установить связь инфекционного заболевания с определенным микроорганизмом (триада Генле-Коха – эти принципы до Коха выдвигал Генле, а Кох сформулировал и развил): 1) микроб, предполагаемый в качестве возбудителя болезни, всегда должен обнаруживаться только при данном заболевании, не выделяясь при других болезнях и от здоровых людей; 2) данный микроб должен быть выделен в чистой культуре; 3) чистая культура этого микроба должна вызывать у экспериментального животного заболевание с клинической и паталогоанатомической картиной, свойственной заболеванию человека. Сейчас эта триада имеет относительное значение, установление роли микроорганизма в развитии инфекционного заболевания не всегда укладывается в рамки триады. IV. Иммунологический период (конец XIX – начало XX веков), связан с работами И.И. Мечникова и П. Эрлиха. И.И. Мечников (1845-1916 гг.) – один из основоположников иммунологии, описал явление фагоцитоза (клеточная теория иммунитета). Пауль Эрлих (1854-1915 гг.) сформулировал теорию гуморального иммунитета, объяснив происхождение антител и их взаимодействие с антигенами. В 1908 г. И.И. Мечникову и П. Эрлиху была присуждена Нобелевская премия за работы в области иммунологии. Конец XIX ознаменовался эпохальным открытием царства вирусов. Д.И. Ивановский (1864-1920 гг.) – первооткрыватель вирусов. Будучи сотрудником кафедры ботаники Петербургского университета в 1892 г. при изучении мозаичной болезни табака пришел он к выводу, что заболевание вызвано фильтрующимся агентом, впоследствии названным вирусом. 1928 г. – А. Флеминг, изучая явления микробного антагонизма, получил нестабильный пенициллин. А в 1940 г. – Г. Флори и Э. Чейн получили стабильную форму пенициллина. Отечественный пенициллин был разработан в 40-е годы прошлого столетия ленинградским микробиологом З.В. Ермольевой. V. Современный период (начался в середине XX века) связан с научно-технической революцией в естествознании. 1944 г. – О. Эвери, К. Мак-Леод, К. Мак-Карти доказали роль ДНК в передаче наследственной информации. 1953 г. – Д. Уотсон и Ф. Крик расшифровали структуру ДНК. В 60-70 гг. появились работы по генетике бактерий, становление генной инженерии. 1958 г. – П. Медавар и Гашек описали явление иммунологической толерантности. 1959 г. – Р. Портер и Д. Эдельман смоделировали молекулу иммуноглобулина. 1982 г. – Р. Галло, 1883 г. Л. Монтанье открыли ВИЧ. 3. Левенгук - певрооткрыватель микробов. 1. Усовершенствовал микроскоп (160 кратное увеличение) 2. Обнаружил мельчайших «зверьков» в дождевой воде, зуном налете, тине и в других средах. 3. Подметил, что эти зверьки погибают при нагревании. 4. Он наблюдал, как мириады «зверьков» поедают умерших моллюсков, Но систематического изучения их образа жизни он не проводил — для этого у него просто не было возможностей. 4. Работы Пастера, роль в становлении, медицинской ,сх, ветеринарной микробиологии. Работы Коха, их значение. Л. Пастер (1822-1895 гг.) – основатель французской школы микробиологии (химик по образованию, талантливый экспериментатор, сделал ряд фундаментальных открытий во многих областях науки, в том числе и в микробиологии), его основные достижения: > открытие бактериальной природы брожения и гниения при изучение болезней вина и пива; > предложение мягкого метода стерилизации – пастеризации; > доказательство невозможности самопроизвольного зарождения жизни (если стерильный бульон оставить в открытой колбе, то он прорастет, но если стерильный бульон поместить в колбу, сообщающуюся с воздухом через спиральную трубку, то бульон не прорастет, т.к бактерии осядут на изогнутых частях трубки); > создание основ вакцинного дела; > разработка и получение вакцины против бешенства, сибирской язвы у животных и куриной холеры; > открытие возбудителей сибирской язвы (Bacillus anthracis), родовой горячки (стрептококки), фурункулеза (стафилококки). Р. Кох (1843-1910 гг.) – основатель школы немецких микробиологов, его достижения: > внедрение в практику микробиологии анилиновых красителей, иммерсионной системы, плотных питательных сред; > открытие возбудителей туберкулеза и холеры у человека; > сформулирована триаду критериев, по которым можно было установить связь инфекционного заболевания с определенным микроорганизмом (триада Генле-Коха – эти принципы до Коха выдвигал Генле, а Кох сформулировал и развил): 1) микроб, предполагаемый в качестве возбудителя болезни, всегда должен обнаруживаться только при данном заболевании, не выделяясь при других болезнях и от здоровых людей; 2) данный микроб должен быть выделен в чистой культуре; 3) чистая культура этого микроба должна вызывать у экспериментального животного заболевание с клинической и паталогоанатомической картиной, свойственной заболеванию человека. Сейчас эта триада имеет относительное значение, установление роли микроорганизма в развитии инфекционного заболевания не всегда укладывается в рамки триады. 5. Роль отечественных ученых в развитии медицинской микробиологии Отечественным ученым принадлежит немало крупных достижений и открытий, внесших существенный вклад в развитие микробиологии. В ранний период развития микробиологии большое значение имели работы русских исследователей М.М. Тереховского (1740-1796 гг.) и Д.С. Самойловича. Работы М.М. Тереховского были посвящены изучению влияния на микроорганизмы различных физических и химических воздействий, первым разработал подходы к термическому обеззараживанию различных объектов. К сожалению, его работы были мало известны в то время. Русский ботаник Л.С. Ценковский (1822-1887 гг.), отнесший бактерии к растениям, разработал вакцину против сибирской язвы, которую успешно применял для вакцинации скота; описал 43 новых вида микроорганизмов; начал читать лекции о бактериях в Петербургском университете в середине 50-х годов XIX века. Г.Н. Минх (1836-1896 гг.) и О.О. Мочутковский (1845-1903 гг.) в опытах самозаражения доказали инфекционную природу возбудителя возвратного сыпного тифа. Д.К. Заболотный (1866-1929 гг.) – крупнейший организатор борьбы с чумой, доказал природную очаговость чумы, установил пути передачи инфекции от животных, тем самым заложив основы отечественной эпидемиологии. В 1898 г. создал 1-ю кафедру микробиологии в Петербургском женском медицинском институте. Г.Н. Габричевский (1860-1907 гг.) – первый русский бактериолог, открыл на частной основе Бактериологический институт при Московском университете в 1896 г., автор «Руководства к клинической бактериологии для врачей и студентов» и учебника «Медицинская бактериология». Имеет много работ по лечению и профилактике скарлатины, малярии и возвратного тифа. В 1894 г. получил первую противочумную сыворотку, которую сначала испытывал на себе. Н.Ф. Гамалея (1859-1949 гг.) – выдающийся русский микробиолог, ученик Пастера, автор многих работ, посвященных проблемам бешенства, холеры и др., разработал основы получения химических вакцин, в 1886 г. организовал и открыл в Одессе первую в России и вторую в мире Пастеровскую станцию, где проводились прививки против бешенства. Л.А. Зильбер (1894-1966 гг.) выделил вирус клещевого энцефалита и исследовал эпидемиологию этого заболевания, получил первую вакцину для специфической профилактики клещевого энцефалита. Является автором вирусно-генетической теории происхождения опухолей. П.Ф. Здродовский – иммунолог и микробиолог, известный фундаментальными работами по физиологии иммунитета и риккетсиологии. В.М. Жданов – крупнейший вирусолог, один из организаторов ликвидации натуральной оспы на Земле, основоположник молекулярной вирусологии и генной инженерии. В.Д. Тимаков – известен трудами по L-формам бактерий. М.П. Чумаков – вирусолог, организатор Института полиомиелита и вирусных энцефалитов (сейчас носит его имя), автор многих противовирусных вакцин, в том числе полиомиелитной пероральной вакцины. А.А. Смородинцев – автор гриппозной, коревой и полиомиелитной вакцин 6. Основные принципы систематики и классификации бактерий. Номенклатура бактерий. Систематика (от греч. systematicos – упорядоченный) – наука, занимающаяся изучением многообразия организмов, выявлением их сходства, различий, группировкой и классификацией. Классификация (от греч. classic – разряд, группа) – это распределение единиц по группам более высокого порядка (служит для упорядочения многообразных микроорганизмов, для определения видов). Таксономия (греч. taxis – порядок, расположение, nomos – закон) – это особый раздел систематики, изучающий принципы классификации. Признаки, используемые для таксономической классификации микроорганизмов: 1) Морфологические – форма, размеры, взаиморасположение, наличие спор, капсулы, жгутиков, особенности ультраструктуры; 2) Тинкториальные – способность окрашиваться; 3) Культуральные – особенности роста на жидких и плотных питательных средах: скорость, характер роста, условия культивирования; 4) Особенности питания; 5) Тип дыхания – аэробы, анаэробы, факультативные анаэробы, микроаэрофилы; 6) Биохимические свойства – способность ферментировать углеводы, белки, жиры; 7) Антигенные свойства – родо-, видо-, вариантоспецифичность; 8) Чувствительность к бактериофагам; 9) Химический состав – содержание основных сахаров, аминокислот, белков, жиров, микроэлементов; 10) Свойства генома – величина, молекулярная масса генома, наличие внехромосомных факторов наследственности и т.д. Таксон – любая таксономическая группа, имеющая научное название. Основная таксономическая категория в микробиологии – вид. Вид – эволюционно сложившаяся совокупность микроорганизмов, имеющих единое происхождение и генотип, сходных по строению и физиологическим свойствам. Для обозначения вида применяется бинарное название, предложенное К. Линнеем. Схема формирования биноминального названия микроорганизмов: Фамилия автора Клинические признаки РОД ВИД Морфология колоний Морфология бактерий Место обитания Географическое место выявления Escherichia Эшерих – автор Salmonella Сальмон – автор Staphylococcus гроздья винограда, шар Clostridium веретено coli кишка typhi туман, бред aureus золотистый цвет колоний tetanus судороги Виды, связанные генетическим родством, объединены в роды, роды – в трибы, трибы – в семейства, семейства – в порядки, порядки – в классы, классы – в отделы, а отделы – в царства. Высшей таксономической категорией является царство. Особенности систематики микроорганизмов. Выделяют мир микроорганизмов, который подразделяют на 3 царства: 1. Эукариоты (Eucaryotae): отделы – грибы (Fungi или Mycota) и простейшие (Protozoa). 2. Прокариоты (Procaryotae) : отделы – цианобактерии (сине-зеленые водоросли) и бактерии (35 групп по Берджи, в том числе бактерии, актиномицеты, спирохеты, риккетсии, хламидии и микоплазмы). 3. Вирусы (Vira) – ДНК- и РНК-содержащие. Существуют две неклассифицированные формы микроорганизмов – вироиды (инфекционные ДНК/РНК) и прионы (инфекционные белки). Особенности систематики бактерий. Среди трудов по систематике бактерий международное признание получили работы Берджи с авторами. Первое издание «Определителя бактерий» Берджи вышло в 1923 году; с тех пор руководство неоднократно переиздавалось. Последнее издание, дополненное и переработанное, опубликовано в 2001 г. По Берджи, царство прокариот делится на 4 отдела в зависимости от наличия у бактерий клеточной стенки и от ее состава. 1. Gracillicutes (тонкокожие) – имеют тонкую клеточную стенку (например, Грамбактерии). 2. Firmicutes (толстокожие) – объединяют Грам+ бактерии с толстой клеточной стенкой. 3. Tenericutes (нежнокожие) – отдел представлен организмами, не имеющими клеточной стенки (микоплазмы). 4. Mendosicutes (mendosis – неправильный) – сюда вошли бактерии, имеющие клеточную стенку, но она не содержит пептидогликана (археобактерии). Описание бактерий в определителе даются по группам, которые делятся на семейства, роды. Всего выделено 35 групп, из них 30 содержат патогенные для человека виды. 7. Понятия: вид, штамм, клон, чистая и смешанная культуры. Вид – эволюционно сложившаяся совокупность микроорганизмов, имеющих единое происхождение и генотип, сходных по строению и физиологическим свойствам. Штамм – это культура клеток одного вида, выделенная из разных источников, или из одного источника, но в разное время. Клон – генетически однородная культура микроорганизмов, полученных из одной клетки. Чистая культура – популяция микробов одного вида, выращенных на питательной среде. Смешанная культура – культура клеток нескольких видов 8. Виды микроскопии: световая, темнопольная, фазовоконтрастная, люминесцентная, электронная. • Световая микроскопия предназначена для изучения окрашенных препаратов на предметных стеклах. С помощью световой микроскопии можно исследовать подвижность микроорганизмов. Для этого применяют метод висячей капли. Небольшую каплю микробной взвеси наносят на середину покровного стекла. Предметное стекло с углублением ("лункой"), края которого смазаны вазелином, осторожно накладывают на покровное стекло так, чтобы капля исследуемой жидкости оказалась в центре углубления, плотно прижимают к стеклу и быстро переворачивают кверху. • Темнопольная микроскопия основана на рассеянии света микроскопическими объектами Объекты при темнопольной микроскопии выглядят ярко светящимися на темном фоне. Применяется темнопольная микроскопия преимущественно для изучения спирохет и обнаружения (но не изучения морфологии) крупных вирусов. • Фазово-контрастная микроскопия основана на интерференции света: прозрачные объекты, отличающиеся по показателю преломления от окружающей среды, выглядят либо как темные на светлом фоне (позитивный контраст), либо как светлые на темном фоне (негативный контраст). Фазово-контрастная микроскопия применяется для изучения живых микроорганизмов и клеток в культуре ткани. • В основе люминесцентной микроскопии лежит явление люминесценции, т. е. способности некоторых веществ светиться при облучении их коротковолновой (синефиолетовой) частью видимого света либо ультрафиолетовыми лучами с длиной волны, близкой к видимому свету. Люминесцентная микроскопия используется в диагностических целях для наблюдения живых или фиксированных микроорганизмов, окрашенных люминесцирующими красителями (флюорохромами) в очень больших разведениях, а также при выявлении различных антигенов и антител с помощью иммунофлюоресцентного метода • Электронная микроскопия принципиально отличается от световой как устройством электронного микроскопа, так и его возможностями. Изображение в электронном микроскопе наблюдают на флюоресцирующем экране и фотографируют. Высокая разрешающая способность современных электронных микроскопов позволяет получить полезное увеличение в миллионы раз. С помощью электронного микроскопа изучают ультратонкое строение микроорганизмов и тканей, а также проводят иммунную электронную микроскопию. 9. Определение понятия «морфология бактерий» и основные формы бактерий. Морфология бактерий – это раздел микробиологии, изучающий форму, размеры, строение бактерий и их взаимное расположение относительно друг друга. Размеры бактерий измеряются в мкм и колеблются от 0,1 до 10 мкм; размеры отдельных клеточных структур – в нм. Существуют 4 основные формы бактерий – шаровидные, палочковидные, извитые, ветвящиеся. Шаровидные бактерии – кокки (coccus – зерно) имеют правильно сферическую или эллипсовидную форму, по расположению в мазке различают: ➢ микрококки (от греч. micros – малый) распределяются в мазке беспорядочно, по одному; ➢ диплококки (от греч. diplos – двойной ) – попарно; ➢ тетракокки – по 4; ➢ сарцины (от греч. sarcina – связка, тюк) – «пакетами» по 8, 16, 32 и более; ➢ стафилококки (от греч. staphyle – гроздь винограда) – в виде гроздьев винограда; ➢ стрептококки (от греч. streptos – цепочка) – в виде цепочки кокков. Характер расположения в мазках зависит от особенностей деления бактериальных клеток в процессе размножения и наличием капсулы. Палочковидные формы подразделяются на: ➢ бактерии (не образуют спор); ➢ бациллы (аэробные спорообразующие микроорганизмы); ➢ клостридии (спорообразующие анаэробы). Палочки бывают короткими, длинными с закругленными и заостренными концами. По расположению в мазках выделяют: ➢ диплобактерии; ➢ стрептобактерии; ➢ располагающиеся беспорядочно. Извитые бактерии делятся на: ➢ вибрионы – изогнутость тела не превышает четверти оборота спирали (холерный вибрион); ➢ спириллы и спирохеты – имеют по одному или несколько оборотов (например, возбудитель сифилиса), спирохеты отличаются от спирилл подвижностью. Нитевидные формы (ветвящиеся) – это палочки с разветвлениями на одном или обоих концах (например, актиномицета). Но размеры и форма бактерий могут изменяться под влиянием окружающей среды (состав питательной среды, ее pH, температура, лекарственные препараты и др.), а также в зависимости от возраста культуры. 10. Строение бактериальной клетки. Постоянные и непостоянные структуры бактериальной клетки. Бактерии относятся к прокариотам, устроенным более примитивно, чем эукариоты (растительные и животные клетки). Ультраструктуру бактериальной клетки удалось изучить с помощью электронного микроскопа, а также благодаря биохимическим, цитохимическим и иммунологическим методам. Различают обязательные компоненты бактериальной клетки (имеющиеся у всех бактерий и постоянно) и необязательные (встречаются лишь у некоторых микроорганизмов и непостоянно). К обязательным элементам относятся: клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, цитоплазма, нуклеоид, рибосомы, мезосомы, пили 1-го порядка. К необязательным – капсула, споры, жгутики, плазмиды, пили 2-го порядка, включения. Компоненты бактериальной клетки Клеточная стенка О Б Я З А Т Е Л Ь Н Цитоплазматическая мембрана Цитоплазма Основные функции Формообразующая; Защитная; Участие в обменных процессах; Участие в процессах деления и спорообразования; Рецепторная; Антигенная Регуляция осмотического давления; Транспортная; Участие в процессах дыхания, питания и деления Интегративная; Транспортная; Место локализации органоидов и включений Ы Е Нуклеоид Рибосомы Мезосомы Пили I типа Хранение, воспроизведение и передача наследственной информации Синтез белка Энергетический метаболизм; Место локализации окислительно-восстановительных ферментов; Участие в процессах деления и спорообразования Адгезивная Оболочка бактериальной клетки состоит из 3-х основных слоев: слизистый, клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана. Слизистый слой представляет собой аморфное слизистое образование. Некоторые бактерии имеют помимо этого легко отделяемого слизистого слоя, капсулу, отличающуюся упорядоченным фибриллярным строением. Образование капсулы зависит от среды, в которой находятся бактерии. Некоторые из них (пневмококки), образуют капсулу только в организме человека или животного, другие – в организме и на питательных средах с добавлением крови (возбудитель чумы). Функцией капсул является защита микроорганизмов от фагоцитоза, от действия антител и других барьерных факторов организма. Н Капсула Защитная; Е Антигенная О Споры Сохранение наследственной информации при Б неблагоприятных условиях внешней среды Я Жгутики Двигательная З Пили II типа Участие в процессе конъюгации – переносе генетического А материала от клетки-донора к клетке-акцептору Т Плазмиды Внехромосомное хранение генетической информации Е Включения Запас питательных веществ и продуктов метаболизма Л Ь Н Ы Е 11. Клеточная стенка, функции. Отличия в строении клеточной стенки грамположительных и грамотрицательных бактерий. Клеточная стенка – прочная эластичная стенка, окружающая бактериальную клетку снаружи. Клеточная стенка имеет сложную структуру, ее химический состав и строение постоянны, что используется для определения вида микроорганизмов. В состав клеточной стенки почти всех прокариот обязательно входит пептидогликан (или муреин), обеспечивающий эластичность и ригидность. Это полисахарид, состоящий из чередующихся звеньев N-ацетилглюкозамина и N- ацетилмураловой кислоты. С каждым остатком данной кислоты ковалентно связан тетрапептид, в состав которого входят 4 аминокислоты: аланин, глутамин, лизин и диаминопимелиновая кислота, встречающаяся только у бактерий. В 1885 г. датский врач Христан Грам предложил метод окраски бактерий, при котором одни бактерии окрашивались в фиолетовый цвет (их назвали грамположительными); другие – в красный (грамотрицательные). Сам автор не смог объяснить механизм такого окрашивания. Позже было установлено, что характер окраски бактерий зависит от особенностей строения клеточной стенки. Ее структура и химический состав различны у грам+ и грам- бактерий. Грамположительные бактерии имеют сравнительно просто построенную, но мощную клеточную стенку. Она состоит преимущественно из множества слоев пептидогликана, составляющего до 95% его сухой массы. Часто вместо диаминопимелиновой кислоты содержится лизин, тейхоевые и липотейхоевые кислоты – на них приходится до 50% сухого веса клеточной стенки. Стенка эта не содержит липополисахаридов, но может включать различные белки, содержание которых вариабельно. Грамотрицательные бактерии имеют сравнительно тонкую клеточную стенку, в ней выделяют 2 слоя – пластичный и ригидный. Последний образован одним слоем пептидогликана, составляющего не более 10% сухой массы клеточной стенки. На пептидогликановом каркасе расположены фосфолипиды, липополисахариды и белки, образующие пластичный слой. Толщина пластичного слоя значительно превышает размеры монослоя пептидогликана. Различия в строении клеточной стенки Грам+ и Грам- бактерий. Признаки Грам+ Грам− Толщина клеточной стенки 10-25 9-10 (нм) Структура клеточной стенки однородная неоднородная Компоненты клеточной стенки: ➢ пептидогликан 95% многослойный 5-10% однослойный ➢ тейхоевые кислоты + − ➢ белки небольшое количество много ➢ липиды 2,5% 25% ➢ липополисахариды − много ➢ рибонуклеат магния + − Грамположительные и грамотрицательные микроорганизмы. Грам+ Грам➢ Все кокки, за исключением гонококков ➢ Из кокков – гонококки и менингококки и менингококков ➢ Большинство палочковидных, не ➢ Все бациллы и клостридии образующих спор ➢ Палочки, не образующих споры: ➢ Все извитые формы дифтерийная, туберкулезная и молочнокислые бактерии 12.L-формы,сферопласты,протопласты, значение в патологии человека. L-формы бактерий– это фенотипические модификации, или адаптивные формы бактерий утратившие способность синтезировать пептидогликан клеточной стенки. Являются устойчивыми к антибиотикам,которые действуют на клеточную стенку. Lформам придается большое значение в развитии хронических рецидивирующих инфекций, носительстве возбудителей, длительной персистенции их в организме. Сферопласты– бактерии с частично разрушенной клеточной стенкой. Наблюдаются чаще у грам «-» бактерий, реже у грам «+». Образуются в результате разрушения пептидогликанового слоя литическими ферментами Протопласты – формы прокариот, полностью лишенные клеточной стенки, образуются обычно у грам «+» бактерий. Протопласты и сферопласты имеют сферическую форму или полусферическую, и в 3-10 раз крупнее исходных клеток. В обычных условиях наступает осмотический лизис и они погибают. 13. Цитоплазма, органеллы, цитоплазматические включения клетки 14.Нуклеоид бактерий, отличие от ядра эукариотов. Особенности строения функции Нуклеоид представляет собой циркулярно-замкнутую двухцепочечную суперспирализованную молекулу ДНК. Нуклеоид — эквивалент ядра у бактерий.. Обычно в бактериальной клетке содержится одна хромосома, представленная замкнутой в кольцо молекулой ДНК. В состав нуклеоида бактерий входят три компонента: · ДНК. · Структурные и регуляторные белки. · РНК. В первую очередь нуклеоид необходим бактериям для того, чтобы хранить и передавать наследственную информацию, а также реализовывать ее на уровне клеточного синтеза. Иными словами, биологическая роль этого образования такая же, как у ДНК. Другие функции нуклеоида бактерий включают: · локализацию и компактизацию генетического материала; · функциональную упаковку ДНК; · регуляцию метаболизма. 15. Капсула бактерий. Химический состав. Основные функции. Методы обнаружения. Капсула – это поверхностный ,прочно связанный с КС слизистый слой , необязательный компонент. Состав: · Вода примерно 90% · Мукополисахариды (в виде микрофибрилл) · Полипептиды Отличие от слизистого слоя · Упорядоченное фибриллярноен строение · Трудно отделяется от КС Капсула четко выявляется при негативном окрашивании по методу Гинса: на темном фоне препарата видна окрашенная в красный цвет бактериальная клетка, окруженная бесцветной капсулой. На узкий конец предметного стекла наносят каплю туши в петлю исследуемого материала. Смесь перемешивают тщательно петлей, делают мазок, как мазок из крови, высушивают на воздухе и, не фиксируя, микроскопируют с иммерсионной системой. Фон препарата окрашен в темно-дымчатый цвет, капсулы не окрашиваются тушью и остаются бесцветными, вследствие чего этот способ получил название негативного. Также обнаружить можно с помощью простого метода – капсула неокрашенная , фон и бактерии окрашены в цвет красителя. Функции · Защитная (от повреждения,высыхания, фагоцитоза, бактериофагов) · Доп.осмотический барьер · Адгезивная · Антигенная · Колониеобразующая Толщина капсул у бактерий различна: от долей микрометра до 10 мкм. Капсулу величиной менее 0,2 мкм часто называют микрокапсулой. Поверхностные структуры типа капсул описаны у пневмококков, возбудителей сибирской язвы, коклюша, гонореи, группы капсульных бактерий — клебсиелл. У многих видов бактерий капсула появляется лишь при определенных условиях, часто неблагоприятных. Возбудители сибирской язвы, коклюша, гонореи, пневмококки образуют капсулу, попадая в организм человека или животного. 16.Жгутики. методы выявления жгутиков 17. Ворсинки. Химический состав. Основные функции. Методы определения пилей Пили 2 типа участвуют в конъюгации бактерий, обеспечивающей перенос части генетического материала от донорской клетке к реципиентной(половые) . Они имеются только у бактерий-доноров в ограниченном количестве (1-4 на клетку), более длинные (0,510 мкм). Отличительной особенностью половых пилей является взаимодействие с особыми «мужскими» сферическими бактериофагами, которые интенсивно адсорбируются на половых пилях. Выявление – световая микроскопия 18.Споры и спорообразование. Методы обнаружения спор 19. Этапы приготовления микроскопических препаратов. 1) Обезжирить предметное стекло, т.к. на поверхности обезжиренного стекла вода легко расплывается и не образует капель шаровидной формы. 2) На обезжиренном предметном стекле нарисовать 3 риски, т.е. разделить его на 3 части. 3) Прокалить в пламени спиртовки бактериологическую петлю и забрать ей бактериальную массу. 4) Равномерно нанести на центральную часть предметного стекла бактериальную массу,распределить её и высушить на воздухе. 5) Зафиксировать – провести предметное стекло через пламя спиртовки 3-4 раза. 20. Тинкториальные свойства бактерий. Методы окраски бактерий. Бактерии — микроорганизмы, не имеющие оформленного ядра (прокариоты). Тинкториальные свойства бактерий – это свойства, характеризующие их способность вступать в реакцию с красителями и окрашиваться определенным образом. Форма бактерий и их размеры являются важным критерием при их идентификации, т.к. это относительно стабильные признаки в строго определенных условиях культивирования на искусственных питательных средах. Для бактерий характерны 3 основные формы: • сферическая (шаровидная) – кокки - в зависимости от плоскости деления и расположения относительно друг друга отдельных особей подразделяются на микрококки (отдельно лежащие кокки), диплококки (парные кокки), стрептококки (цепочки кокков), стафилококки (имеющие вид виноградных гроздьев), тетракокки (образования из четырех кокков) и сарцины (пакеты из 8 или 16 кокков). • цилиндрическая (палочковидная)- располагаются в виде одиночных клеток,в виде запятой, дипло- (парами) или стрептобактерий (в виде цепочек). • извитая - вибрионы и спириллы, а также спирохеты. Вибрионы имеют вид слегка изогнутых палочек, спириллы — извитую форму с несколькими спиральными завитками. Размеры бактерий колеблются от 0,1 до 10 мкм. 21. Простые и сложные методы окраски. Механизм воздействия красителей с отдельными структурами бактериальной клетки. Простой метод. Фиксированный мазок окрашивают каким-либо одним красителем, например фуксином водным (1—2 мин) или метиленовым синим (3—5 мин), промывают водой, высушивают и микроскопируют. Сложные методы. Включают последовательное нанесение на препаратнескольких красителей, различающихся по химическому составу и цвету, протрав и дифференцирующих веществ. Это позволяет выявить определенные структуры клеток и дифференцировать одни виды микроорганизмов от других. Бактериальная клетка окружена внешней оболочки, которая состоит из капсулы, капсулоподобной оболочки и клеточной стенки. От их состава зависит способность клетки воспринимать анилиновые красители (тинкториальные свойства). Капсулы (макро:слизистый слой; микро-:мукополисахариды).Капсулоподобная оболочка-липидополисахаридное образование. Клеточная стенка-биогетерополимер, состоящий в основном из пептидогликана(он способен взаимодействовать с красителем у грамм+ бактерий; грамм- содержат меньше пептидогликана и краситель вымывается). Существуют следующие сложные методы окраски: A. Окраска по Граму: 1. На фиксированный мазок наносят карболово-спиртовый раствор генциановогофиолетового через полоску фильтровальной бумаги. Через 2-3 минуты бумагу снимают, а краситель сливают. 2. Наносят раствор Люголя на 1-2 минуты. 3. Обесцвечивают препарат этиловым спиртом в течение 30-60 секунд до прекращения отхождения фиолетовых струек красителя. 4. Промывают препарат водой. 5. Докрашивают мазок водным раствором фуксина в течение 1-2 минут, промывают водой, высушивают и микроскопируют. Грамположительные бактерии окрашиваются в фиолетовый цвет, грамотрицательные – в красный цвет. B. Окраска кислотоустойчивых бактерий по методу Циля— Нельсена. 1. На фиксированный мазок наносят карболовый раствор фуксина через полоску фильтровальной бумаги и подогревают до появления паров в течение 3—5 мин. 2. Снимают бумагу, промывают мазок водой. 3. На мазок наносят 5% раствор серной кислоты или 3% раствор солянокислого спирта на 1—2 мин для обесцвечивания. 4. Промывают водой. 5. Докрашивают мазок водным раствором метиленового синего в течение 3—5 мин. 6. Промывают водой, высушивают и микроскопируют. Кислотоустойчивость обусловлена наличием в клеточной стенке и цитоплазме бактерий повышенного количества липидов, воска и оксикислот, в частности миколовой кислоты. Раствор карболовой кислоты разрыхляет клеточную стенку и тем самым повышает ее тинкториальные свойства, а высокая концентрация красителя и нагревание в процессе окраски усиливают реакцию взаимодействия красителя с бактериальными клетками, которые окрашиваются при этом в красный цвет. При обработке препарата серной кислотой некислотоустойчивые бактерии обесцвечиваются и окрашиваются метиленовым синим в голубой цвет, а кислотоустойчивые бактерии остаются окрашенными фуксином в красный цвет. C. Окраска спор по методу Ожешки. 1. На нефиксированный мазок наносят 0,5% раствор хлористоводородной кислоты и подогревают на пламени горелки в течение 2—3 мин. 2. Кислоту сливают, препарат промывают водой, просушивают и фиксируют над пламенем горелки. 3. Окрашивают препарат по Цилю—Нельсену. Споры бактерий при этом приобретают красный цвет, а вегетативные формы—синий. D. Окраска зерен волютина по методу Нейссера. 1. На фиксированный мазок наносят ацетат синьки Нейссера на 2—3 мин. 2. Наносят раствор Люголя на 10—30 с. 3. Промывают препарат водой. 4. Мазок докрашивают водным раствором везувина или хризоидина в течение —1 мин. 5. Промывают водой, высушивают и микроскопируют. Зерна волютина представляют собой соединения, имеющие в отличие от цитоплазмы щелочную реакцию и поэтому избирательно воспринимают ацетат синьки, окрашиваясь в темно-синий цвет. Цитоплазма клетки, обладающая кислой реакцией, воспринимает щелочной краситель везувин и окрашивается в желтый цвет. E. Обнаружение капсул по методу Бурри—Гинса. 1. Готовят препарат по Бурри: смешивают каплю взвеси микробов с каплей туши и при помощи стекла со шлифовальным краем готовят мазок так же, как мазки из крови. 2. Затем его высушивают и фиксируют. 3. На мазок наносят водный раствор фуксина на 1—2 мин. 4. Промывают водой, высушивают на воздухе и микроскопируют. При этом бактерии окрашиваются в красный цвет, а неокрашенные капсулы контрастно выделяются на чернорозовом фоне. 22. Окраска по методу Грама. Сущность метода. Практическое значение. Грамположительные бактерии окрашиваются в темно-фиолетовый цвет, грамотрицательные — в красный . Метод основан на способности микроорганизмов удерживать образующийся при окраске комплекс генцианового фиолетового и йода. Это связано с особенностями строения и химического состава грамположительных и грамотрицательных бактерий. У грамположительных бактерий на поверхности клеток есть магниевые соли рибонуклеиновой кислоты, которые прочно связывают комплекс генцианового фиолетового с йодом и препятствуют его вымыванию спиртом. Кроме того, грамположительные бактерии имеют более выраженный пептидогликановый слой, в котором после обработки спиртом сужаются поры, что также делает невозможным вымывание красителя. В результате грамположительные бактерии окрашиваются в фиолетовый цвет. У грамотрицательных бактерий отсутствуют магниевые соли рибонуклеиновой кислоты, пептидогликановый слой значительно тоньше, а размеры пор шире. Поэтому при обработке спиртом краситель легко вымывается, бактерии обесцвечиваются и при использовании дополнительного красного красителя грамотрицательные бактерии Практическое значение. Окраска по методу Грама имеет важное дифференциально-диагностическое значение и широко используется в микробиологии. К грамположительным бактериям относятся стафилококки, стрептококки, коринебактерии дифтерии и др., к грам-отрицательным — гонококки, менингококки, кишечная палочка и др. Некоторые виды бактерий (клостридии, гарднереллы) могут окрашиваться по методу Грама вариабельно в зависимости от возраста культуры, особенностей культивирования и других факторов, воздействующих на структуру клеточной стенки. 23. Кислотоустойчивые бактерии. Методы их выявления. Роль в патологии. Кислотоустойчивые бактерии - виды бактерий, клетки которых после окрашивания карболовым фуксином в красный цвет не обесцвечиваются раствором серной кислоты. Это связано с особенностями химического состава бактериальных клеток. Основа метода: При обработке препарата фуксином все клетки окрашиваются в красный цвет. При последующем обесцвечивании серной кислотой кислотоустойчивые бактерии, из-за особенностей своего химического состава, удерживают краситель. Кислотоподатливые обесцвечиваются, поэтому при дальнейшем окрашивании метиленовой синью воспринимают краситель и приобретают синий цвет Кислотоустойчивость бактерий обусловлена особым строением их клеточной стенки с повышенным содержанием липидов: разветвленных жирных кислот (миколовых кислот), глико- и фосфолипидов, восков. Окраска кислотоустойчивых бактерий по методу Циля—Нильсена. 1. Фиксированный препарат покрывают фильтровальной бумагой и наносят фуксин Циля. Удерживая стекло пинцетом, препарат подогревают над пламенем горелки до отхождения паров. Добавляют новую порцию красителя и подогревают еще 2 раза. После охлаждения снимают бумагу и промывают препарат водой. 2. Препарат обествечивают 5 % раствором серной кислоты, погружая 2 -3 раза в раствор или наливая кислоту на стекло, затем несколько раз промывают водой. 3. Окрашивают водно-спиртовым раствором метиленового синего в течение 3 мин, промывают водой и высушивают. К кислотоустойчивым бактериям относятся микобактерии: M. tuberculosis, M. bovis — возбудители туберкулеза, M. africanum —возбудитель эндемического туберкулеза в Африке, M. scrofulaceum — возбудитель лимфаденитов у детей, M.leprae — возбудитель лепры 24. История открытия вирусов и развития вирусологии как науки. Вирусология – наука, изучающая вирусы, вироиды и прионы. Вирусы – это неклеточные формы жизни, обладающие собственным геномом и способные к воспроизведению только в клетках более высокоорганизованных существ (растений, грибов, животных и человека). Вирусы существуют в двух формах: > внеклеточная, корпускулярная, покоящаяся – вирион; > внутриклеточная (представлена лишь НК), репродуцирующаяся, вегетативная – собственно вирус. Бактериофаги – это вирусы бактерий (пожиратели бактерий). Вироиды – это субвирусные агенты с неполными для вирусов свойствами – ультрамелкие ковалентнозамкнутые кольцевые молекулы РНК, не содержащие белка и с нарушенной функцией репликации (вызывают заболевания у растений, вирус гепатита D?). Прионы – термин образован от английских слов «PROtein INfectious agent» – белковый инфекционный агент – гидрофобные специфические белки с молекулярной массой 30 кД, вызывающие медленные летальные инфекции (губчатые энцефалопатии – скрепи у овец, куру, болезнь Крейтцфельда-Якоба и другие у человека). Этапы развития вирусологии: 0. Донаучный период. Наиболее ранние упоминания о вирусных заболеваниях человека и животных в трудах Гиппократа (460-377 гг. до н.э.), Галена (131-211 гг. до н.э.), Авиценны (980-1037 гг. н.э.) – полиомиелите, бешенстве, натуральной оспе. В 1796 г. Эдвард Дженнер (1749-1823 гг.) создал и успешно применил вакцину для профилактики натуральной оспы. В 1885 г. Л. Пастер (1822-1895 гг.) получил антирабическую вакцину. I. Начальный период (1892 – 1930 гг.). Д.И. Ивановский (1864-1920 гг.) – первооткрыватель вирусов. Будучи сотрудником кафедры ботаники Петербургского университета в 1892 г. при изучении мозаичной болезни табака пришел к выводу, что заболевание вызвано фильтрующимся агентом, впоследствии названным вирусом. В своей диссертации «О двух болезнях табака» Д.И. Ивановский гениально предположил, что обнаруженный мельчайший агент состоит из телец. В 1935 г. американский ученый-биохимик, лауреат Нобелевской премии по вирусологии Уинделл Стенли получил данный вирус в чистом виде. В 1898 г. Ф. Лефлер и П. Фрош открыли вирус ящура. В 1917 г. Д’Эрелль и в 1915 г. Ф. Туорт независимо друг от друга открыли, что бактерии чувствительны к фильтрующимся агентам, которые были названы бактериофагами. Вскоре Д’Эрелль показал, что между бактериофагами и вирусами существует фундаментальное сходство. II. Органный период (1930 – 1949 гг.). Основной экспериментальной моделью для изучения вирусов на первом этапе становления вирусологии являлись лабораторные животные (белые мыши, крысы, кролики, хомяки и т.д.). В 1940 г. Э. Гудпасчур предложил метод овокультур – выращивание вирусов в курином эмбрионе. В 1937 г. Л.А. Зильбер, М.П. Чумаков, Е.Н. Левкович открыли вирус клещевого энцефалита. В 1941 г. Херст открыл феномен гемагглютинации – способность вирусов склеивать эритроциты различных животных и птиц. III. Клеточный период (1949 – 1960 гг.). В 1949 г. Д. Эндерс, Ф. Роббинс и Т. Уэллер разработали метод выращивания вирусов в культуре клеток (Нобелевская премия). В этом же году М. Бориес и Н. Руск сконструировали электронный микроскоп. В 1953 г. У. Роу открыл аденовирусы. В 1956 г. Г. Долдорф и Г. Сикл – Коксаки-вирусы, Д. Эндерс и Дж. Мельник – ЕСНОвирусы, Р. Чанок – вирусы парагриппа, Д. Моррис – РС-вирус, в 1957 г. С. Стюарт и Б. Эдди – вирус полиомы. IV. Молекулярный период (1960 – 1970 гг.). В 1960 г. французский вирусолог А. Львов описал строение вириона. В 1963 г. М.П. Чумаков и А.А. Смородинцев разработали и внедрили в практику живую пероральную полиомиелитную вакцину, Д. Эндерс и А.А. Смородинцев – живую коревую вакцину. В 1965 г. Б. Блюмберг из крови австралийского аборигена выделил поверхностный антиген вируса гепатита В – HBs-Ag (Нобелевская премия). В 1969 г. С. Бакли и Д. Казалс открыли вирус Ласса. V. Субмолекулярный период (1970 г. – начало XXI века). В 1970 г. американские ученые Г. Темин и С. Мицутани и независимо от них Д. Балтимор доказали возможность передачи генетической информации от РНК к ДНК, открыв фермент, осуществляющий перенос информации от вирусной РНК к ДНК, – РНК-зависимую ДНКполимеразу. Этот фермент получил название обратной транскриптазы. Т.е., была доказана возможность образования на матрице вирусной РНК ее ДНК-копии. Г. Темину удалось доказать что ДНК-копии могут встраиваться в геном клеток. В 1972 г. американский исследователь П. Берг создал рекомбинантную молекулу ДНК, что послужило основой для развития генной инженерии. В 1970 г. Д. Дейн с соавт. обнаружил вирус гепатита В. В 1973 г. С. Фейстоун в фекалиях больных с помощью иммунной электронной микроскопии выделил вирус гепатита А. В 1982 г. американский биохимик С. Прузинер открыл прионы, возбудителей медленных инфекций. Стенли Прузинер за открытие прионов в 1997 г. был удостоен Нобелевской премии. В 1982 г. американский ученый Р. Галло и независимо от него в 1883 г. французский ученый Л. Монтанье открыли ВИЧ 25. Морфология и химический состав вирионов Геном вируса может быть представлен: ➢ двунитевой ДНК; ➢ однонитевой ДНК (только у парвовирусов); ➢ однонитевой РНК; ➢ двунитевой РНК (только у реовирусов). ДНК или РНК могут быть: ➢ непрервными; ➢ фрагментированными/сегментированными (например, у вируса гриппа РНК состоит из 8 фрагментов); ➢ линейной; ➢ кольцевой. РНК может быть: ➢ позитивной (+РНК) – выполняет функцию иРНК; ➢ негативной (-РНК) – не может выполнять функцию иРНК, а служит матрицей для ее образования. Простоорганизованные вирусы состоят из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки – капсида, построенной из отдельных белковых субъединиц (одна/несколько молекул белка) – капсомеров. Функции капсида – защитная, рецепторная и антигенная. Сложноорганизованные вирусы имеют еще и внешнюю липопротеидную оболочку – суперкапсид/пеплос (включает компоненты клеточной мембраны), на поверхности которого находятся гликопротеиновые шипики, способствующие адсорбции вируса на клетке и проникновению внутрь нее. Суперкапсид и капсид связывает белок М (матриксный). На долю нуклеиновой кислоты приходится до 30% у простоорганизованных вирусов и до 6% – у сложноорганизованных. Каждая вирусная частица содержит до 60-70% белков. Особенности вирусных белков – устойчивы к протеолитическим ферментам и способны к самосборке. Различают две группы вирусных белков: 1. Структурные белки: ➢ внутренние (рибо-/дезоксирибонуклеопротеиды) – гистоноподобные белки, связанные с нуклеиновой кислотой и удерживающие ее в суперсжатом состоянии; ➢ капсидные – образуют оболочку, защищающую нуклеиновую кислоту; ➢ суперкапсидные – входят в состав гликопротеиновых шипиков суперкапсида. 2. Функциональные белки – ферменты, участвующие в процессах репродукции вируса и его проникновения в клетку: По происхождению: ➢ вирионные (ферменты транскрипции и репликации – обратная транскриптаза, эндои экзонуклеазы, ДНК- и РНК-полимеразы, АТФ-аза, нейраминидаза); ➢ вирусиндуцированные (структура закодирована в вирусном геноме, но синтезируются в клетке-хозяина – РНК-полимераза пикорна-, тога, орто- и парамиксовирусов, ДНК-полимераза покс- и герпесвирусов); ➢ клеточномодифицированные (ферменты клетки-хозяина, активированные геномом вируса). По функции: ➢ ферменты транскрипции и репликации; ➢ ферменты, участвующие в проникновении вируса в клетку-хозяина (АТФ-аза, нейраминидаза, лизоцим). Углеводы и липиды содержат только сложноорганизованные вирусы и имеют клеточное происхождение. На долю углеводов приходится до 10% общей массы вириона, углеводы входят в состав гликопротеиновых шипиков суперкапсида в виде сахарных остатков – сахарозы, фруктозы, маннозы, галактозы, нейраминовой кислоты; обеспечивают сохранение конформации белка и его устойчивость к протеазам. Липиды (фосфолипиды, холестерин) входят в состав суперкапсида и составляют 15-35% сухой массы вириона; выполняют роль стабилизаторов, обеспечивая целостность структуры вириона. 26. Принципы таксономии и классификации вирусов Классификацию вирусов впервые предложил в 1962 г. А. Львов. Вирусы составляют царство Vira, которое делится на два подцарства (отдела) – РНК- и ДНК-содержащие, которые в свою очередь подразделяются на семейства (название + окончание viridae), семейства – на подсемейства (название + virinae), подсемейства – на роды (название + virus), роды – на виды (биноминальное название не применяется), виды – на типы. По современной классификации имеется более 55 семейств, 19 из них включают вирусы – возбудители заболеваний у человека и животных. Классификация вирусов: A. По типу нуклеиновой кислоты: ➢ ДНК-содержащие: ➢ РНК-содержащие: • Herpesviridae; • Picornaviridae; • Adenoviridae; • Caliciviridae; • Hepadnaviridae; • Orthomyxoviridae; • Papovaviridae; • Paramyxoviridae; • Poxviridae; • Coronaviridae; • Iridoviridae; • Togaviridae; • Parvoviridae; • Flaviviridae; • Arenoviridae; • Bunyaviridae; • Retroviridae; • Rhabdoviridae; • Reoviridae B. По размерам: ➢ мелкие – 15-50 нм (например, пикорнавирусы); ➢ средние – 50-200 нм (например, вирусы гриппа); ➢ крупные – 200-400 нм (например, вирус натуральной оспы). C. По форме: ➢ сферические (например, герпесвирусы, ВИЧ); ➢ нитевидные (например, вирус гриппа); ➢ палочковидные/пулевидные (например, вирус бешенства); ➢ сперматозоидные (например, бактериофаги). D. По организации: ➢ простые («голые» – отсутствует внешняя оболочка); ➢ сложные (наличие внешней липопротеидной оболочки – суперкапсида). E. По типу симметрии нуклеокапсида (способу укладки белковых субъединиц – капсомеров вокруг нуклеиновой кислоты): ➢ кубический (например, ВИЧ, вирус клещевого энцефалита); ➢ спиральный (например, вирусы гриппа и бешенства); ➢ смешанный (например, бактериофаги). F. По хозяину: ➢ вирусы позвоночных; ➢ вирусы беспозвоночных; ➢ вирусы растений; ➢ вирусы бактерий. 27. Репродукция вирусов Типы взаимодействия вируса с клеткой (формы инфекции): ➢ продуктивный – репродукция вируса с образованием новых вирионов и гибелью клетки; ➢ абортивный – нарушение репродукции вируса на одном из этапов; ➢ интегративный (вирогения) – встраивание вирусной нуклеиновой кислоты в клеточный геном в виде провируса. Фазы: Первая фаза - адсорбция вируса на поверхности клетки, чувствительной к данному вирусу. Вторая фаза - проникновение вируса в клетку хозяина путем виропексиса. Третья фаза - «раздевание» вирионов, освобождение нуклеиновой кислоты вируса от суперкапсида и капсида. У ряда вирусов проникновение нуклеиновой кислоты в клетку происходит путем слияния оболочки вириона и клетки-хозяина. В этом случае вторая и третья фазы объединяются в одну. В зависимости от типа нуклеиновой кислоты этот процесс совершается следующим образом: 1)ДНК-содержащие (ДНК —> иРНК —>белок): - Репродукция происходит в ядре: аденовирусы, герпес, паповавирусы. Используют ДНКзависимую РНК-полимеразу клетки. - Репродукция происходит в цитоплазме: вирусы имеют свою ДНК-зависимую РНК полимеразу. 2) РНК-содержащие вирусы: - Рибовирусы с позитивным геномом (плюс-нитиевые): пикорна-, тога-, коронавирусы. Транскрипции нет. РНК —>белок - Рибовирусы с негативным геномом (минус- нитевые): грипп, корь, паротит, орто-, парамиксовирусы. (-)РНК —> иРНК —> белок (иРНК комплементарная (-)РНК). Этот процесс идет при участии специального вирусного фермента - вирионная РНК-зависимая PHK-полимераза ( в клетке такого фермента быть не может). Ретровирусы (-)РНК -> ДНК —> иРНК —>белок (и РНК гомологична РНК). В этом случае процесс образования ДНК на базе (-)РНК возможен при участии фермента - РНК-зависимой ДНКполимеразы (обратной транскриптазы или ревертазы) Четвертая фаза - синтез компонентов вириона. Нуклеиновая кислота вируса образуется путем репликации. На рибосомы клетки транслируется информация вирусной иРНК, и в них синтезируется вирус-специфический белок. Пятая фаза - сборка вириона. Путем самосборки образуются нуклеокапсиды. Шестая фаза - выход вирионов из клетки. Простые вирусы, например, вирус полиомиелита, при выходе из клетки разрушают ее. Сложноорганизованные вирусы, например, вирус гриппа, выходят из клетки путем почкования. Внешняя оболочка вируса (суперкапсид) формируется в процессе выхода вируса из клетки. Клетка при таком процессе на какое-то время остается живой. Интегративный - заключается в том, что после проникновения вируса в клетку и "раздевания" вирусная нуклеиновая кислота интегрирует в клеточный геном, то есть встраивается в определенном месте в хромосому клетки и затем в виде так называемого провируса реплицируется вместе с ней. Для ДНК- и РНК-содержащих вирусов этот процесс совершается по-разному. В первом случае вирусная ДНК интегрирует в клеточный геном. В случае РНК-содержащих вирусов вначале происходит обратная транскрипция: на матрице вирусной РНК при участии фермента "обратной транскриптазы" образуется ДНК, которая встраивается в клеточный геном. Провирус несет дополнительную генетическую информацию, поэтому клетка приобретает новые свойства. Вирусы, способные осуществить такой тип взаимодействия с клеткой, на зываются интегративными. К интегративным вирусам относятся некоторые онкогенные вирусы, вирус гепатита В, вирус герпеса, вирус иммунодефицита человека, умеренные бактериофаги. 28. Стадии взаимодействия вируса с клеткой: 1. Адсорбция вируса на рецепторах чувствительной клетки с помощью прикрепительных белков капсида/гликопротеиновых шипиков суперкапсида – происходит в две фазы: ➢ неспецифическая – электростатическое межмолекулярное притяжение (обратима); ➢ специфическая – комплементарное связывание рецепторов чувствительной клетки и вируса, обусловленное структурной гомологией (необратима). 2. Проникновение вируса в клетку – может происходить несколькими путями: ➢ рецепторный эндоцитоз (виропексис) – впячивание ЦПМ внутрь клетки с захватом вируса и образованием эндосомы с последующим слиянием оболочек вируса и вакуоли; ➢ слияние ЦПМ клетки и оболочки вируса (только сложноустроенные вирусы); ➢ впрыскиванием нуклеиновой кислоты (бактериофаги). 3. Раздевание (депротеинизация) вириона – освобождение нуклеиновой кислоты вируса, начинается сразу же после прикрепления вируса к рецептору клетки и продолжается в эндосоме, а также в цитоплазме клетки. 4. Эклипс-фаза (фаза затемнения) – репликация нуклеиновой кислоты и синтез вирусных белков, протекает в три стадии: ➢ синтез «ранних» белков – ферментов репликации; ➢ транскрипция, трансляция и репликация нуклеиновой кислоты; ➢ синтез «поздних» белков (капсидных). Репликация нуклеиновой кислоты, как правило, происходит в ядре, а синтез белков – на рибосомах в цитоплазме, поэтому репродукцию вирусов называют дизъюнктивной/разобщенной. 5. Сборка вириона – вирусные белки и нуклеиновая кислота узнают друг друга и самопроизвольно соединяются, происходит сборка нуклеокапсида на мембранах эндоплазматической сети и аппарате Гольджи. 6. Выход вируса из клетки следующими путями: ➢ лизиса (взрыва) клетки (простоустроенные вирусы); ➢ почкованием (экзоцитозом) с захватом части ЦПМ, из которой образуется суперкапсид сложноорганизованных вирусов; ➢ просачиванием через поры ЦПМ клетки без ее гибели (только очень мелкие вирусы). Наряду с полноценными вирионами в процессе репродукции формируются необычные по структуре и функции вирусные частицы: Псевдовирионы – это вирионы, содержащие помимо собственной нуклеиновой кислоты и фрагменты нуклеиновой кислоты клетки-хозяина/другого вируса. Вирусы-мутанты – это вирионы, по структуре и фенотипу отличающиеся от родительского (дикого штамма), но имеющие его генетическую основу. Известно 4 класса вирусовмутантов: ➢ вирусы с условно-дефектными геномами – имеют мутантные геномы, дефектные при определенных условиях (изменение температуры, смена хозяина и др.); ➢ дефектные интерферирующие частицы (ДИ-частицы) – вирионы, у которых отсутствует часть геномной РНК/ДНК, но сохранены структурные белки; ➢ интеграционные вирусы с дефектным геномом – мутантные вирионы, геномы которых встроены в хромосому клетки-хозяина, потерявшие способность превращаться в полноценный вирус. ➢ вирусы-спутники (сателлиты) – для репродукции необходим вирус-помощник (например, вирус гепатита D репродуцируется только в присутствии вируса гепатита В). Вирусы-рекомбинанты – это вирусы с геномом, частично замещенным или добавленным участком ДНК другого вируса (обогащают генетический фонд вирусов). 29. Бактериофаг, строение, свойства. Фаги - вирусы определенных видов бактерии Бактериофаги – это вирусы бактерий/пожиратели бактерий Классификация бактериофагов: 1)по хозяину: - стафилококковый - стрептококковый - сальмонелезный - дезентерийный - поли-бактериофаг 2) по типц нуклеиновой кислоты: - ДНК-содержащие - РНК-содержащие 3) по типу взаимодействия с бактериями: - вирулентные - умеренные 4) по специфичности взаимодействия: - видовые (моновалентные) – лизируют бактерии одного вида - поливалентные – лизируют бактерии разных видов - типовые (Т-фаги) – лизируют бактерий разных типов/вариантов (делят бактерии в пределах вида на фаговары) 5) по морфологии: - однонитевые РНК/ДНК-содержащие с аналогом отростка - Т-нечетные фаги (двунитевые ДНК-содержащие): с коротким отростком и с длинным отростком, но несокращающимся чехлом - Т-четные фаги (двунитевые ДНК-содержащие) с длинны отростком и сокращающимся чехлом - без отростков. Строение Т-четного бактериофага: 1. головка (65-100 нм) с кубическим типом симметрии 2. хвост (>100 нм) – полый стержень со спиральным типом симметрии и сокращающимся чехлом 3. воротничок 4. базальная пластинка (лизоцим) с 6 шипиками и 6 фибриллами Свойства бактериофага: 1) элементарные частицы от 20 до 200 нм 2) содержит нуклеиновую кислоту и белок 3) не растет на искусственных питательных средах, размножаясь только внутри клеток микробов 4) обладает высокой специфичностью в отношении поражаемой клетки 5) имеет антигенную обособленность от клетки хозяина 30. Вирулентный и умеренный фаги. Профаг, лизогения. Лизогенная конверсия. Профаг — геном фага, интегрированный в хромосомную ДНК бактериальных клеток. Вирулентные бактериофаги – образование фагового потомства и лизис бактерий (продуктивный тип взаимодействия): - адсорбция бактериофага - проникновение в клетку (НК впрыскивается в цитоплазму клетки) - эклипс-фаза - сборка фаговых частиц - лизис клетки Лизогения Фаговая ДНК. ассоциированная с геномом своего хозяина, носит название профага. Бактериальные клетки, содержащие профаг, называются лизогенными, а само явление лизогенией. Это название отражает потенциальную способность лизогенных бактерий к лизису при освобождении профага из состава бактериального генома и перехода в вирулентный фаг, способный репродуцироваться. Фаги, вызывающие данный тип инфекции, получили название умеренных. Они отличаются от вирулентных тем, что встраивают свою ДНК в бактериальный геном, с которым реплицируются. Умеренные бактериофаги – фаги, НК которых интегрируется в геном бактериальной клетки и реплицируется синхронно с ним (интегративный тип взаимодействия=лизогения). Спонтанный лизис нередко происходит в отдельных клетках популяции лизогенных бактерий, но не захватывает все клетки. Это связано со способностью лизогенных бактерий приобретать иммунитет к последующему заражению одноименным фагом, вследствие чего остальные лизогенные клетки, содержащиеся в бактериальной популяции, полностью сохраняют свою целостность и жизнеспособность. Дефектные бактериофаги – умеренные бактериофаги, утратившие часть своего генома и неспособные к образованию зрелых частиц (осуществляют трансдукцию) Лизогенная конверсия — процесс изменения свойств бактерии, под действием дополнительного набора генов, внесенных профагом в клетку, с приобретением ею дополнительных свойств (например, появление способности к образованию экзотоксина у возбудителей ботулизма, дифтерии, скарлатины). 31.Механизм взаимодействия вирулентного фага и бактерий. Вирулентные бактериофаги, попав в бактерию, реплицируются, формируя 200-300 фаговых частиц, и вызывают гибель (лизис) бактерии. Это продуктивный тип взаимодействия. 1я стадия. Адсорбция фага на чувствительной клетке. Происходит при наличии комплементарных рецепторов в клеточной стенке бактерий или на концах нитей фагового отростка. 2я стадия. Проникновение ДНК фага в бактериальную клетку. С помощью лизоцима осуществляется гидролиз участка клеточной стенки, чехол отростка сокращается и внутренний стержень прокалывает оболочку клетки. ДНК по каналу стержня проникает внутрь. 3я стадия. Внутриклеточное развитие фага. ДНК бактериофага направляет клеточные системы на биосинтез компонентов, необходимых для репродукции фагов. Сначала идет синтез «ранних белков» – ферментов, осуществляющих репликацию ДНК, а затем «поздних белков» – белков головки, отростка и т.д. 4я стадия. Морфогенез фага. Созревание фага - разобщенный процесс. Отдельно формируются головки фага: вокруг ДНК строится капсид. Независимо образуется отросток: формируется базальная пластинка, к ней прикрепляется внутренний стержень и одевается чехлом. Отдельно синтезируются нити отростка. Затем составные части фага объединяются, образуя вирионы. 5я стадия. Лизис бактериальной клетки и выход фага. Фаговый лизоцим гидролизует клеточную стенку и осуществляет лизис клетки. Бактериофаги выходят в окружающую среду. 32. Практическое использование бактериофагов. Фагодиагностика (фагоиндикация) - выделение бактериофагов из организма больного и объектов окружающей среды. Фагоидентификаия – установление вида (фагодифференцировка) и типа (фаготипирование) бактерий. Фаготерапия – применение бактериофагов с целью лечения заболеваний. Научные исследования Генная инженерия - использование бактериофагов в качестве векторов, переносящих участки ДНК. 33. Морфология грибов и дрожжей. Грибы относятся к царству Fungi (Mycetes, Mycota). Ультрастуктура грибов: - промежуточное положение между растениями и животными - ядро с ядерной мембраной - цитоплазма с органеллами - цитоплазматическая мембрана (гликопротеины, фосфолипиды, эргостеролы) - клеточная стенка (полисахариды, хитин) - отсутствие хлорофилла (гетеротрофы) Грибы являются грамположительными микробами, вегетативные клетки – некислотоустойчивые. Тело гриба – таллом. 2 основных типа грибов: гифальные и дрожжевые. Гифальные (плесневые) грибы образуют ветвящиеся тонкие нити (гифы), сплетающиеся в грибницу, или мицелий (плесень). Толщина гиф – 2- 100 мкм. Гифы, врастающие в питательный субстрат, называются вегетативными гифами (отвечают за питание гриба), а растущие над поверхностью субстрата – воздушными или репродуктивными гифами (отвечают за бесполое размножение). Гифы низших грибов не имеют перегородок. Они представлены многоядерными клетками и называются ценоцитными (единый, общий). Гифы высших грибов разделены перегородками, или септами, с отверстиями. Дрожжевые грибы (дрожжи) в основном имеют вид отдельных овальных клеток. Дрожжи – одноклеточные грибы, которые по типу полового размножения распределены среди высших грибов – аскомицет и базидиомицет. При бесполом размножении дрожжи образуют почки или делятся, что приводит к одноклеточному росту. Могут образовывать псевдогифы и ложный мицелий (псевдомицелий), состоящие из цепочек удлиненных клеток в виде «сарделек». Грибы, аналогичные дрожжам, но не имеющие полового способа размножения, называются дрожжеподобными. Они размножаются только бесполым способом – почкованием или делением. В медицинской литературе понятие «дрожжеподобные грибы» часто идентифицируют с понятием «дрожжи». 34.Морфология простейших. Простейшие — эукариотические одноклеточные микроорганизмы, составляющие подцарство Protozoa царства животных (Animalia). Простейшие включают 7 типов, из которых четыре типа (Sarcomastigophora,Apicomplexa,Ciliophora,Microspora) имеют представителей, вызывающих заболевания у человека. Размеры простейших колеблются в среднем от 5 до 30 мкм. Снаружи простейшие окружены мембраной (пелликулой) — аналогом цитоплазматической мембраны клеток животных. Некоторые простейшие имеют опорные фибриллы. Цитоплазма и ядро соответствуют по строению эукариотическим клеткам: цитоплазма состоит из эндоплазматического ретикулума, митохондрий, лизосом, многочисленных рибосом и др.; ядро имеет ядрышко и ядерную оболочку. Передвигаются простейшие посредством жгутиков, ресничек и путем образования псевдоподий. Простейшие могут питаться в результате фагоцитоза или образования особых структур. Многие простейшие при неблагоприятных условиях образуют цисты — покоящиеся стадии, устойчивые к изменению температуры, влажности и др. Простейшие окрашиваются по Романовскому—Гимзе (ядро — красного, цитоплазма — синего цвета).
