Лекции по микре

Классификацию вирусов впервые предложил в 1962 г. А. Львов.

Вирусы составляют царство Vira, которое делится на два подцарства (отдела) – РНК- и ДНКсодержащие, 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.

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% –

усложноорганизованных.

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, эндо- и экзонуклеазы, ДНК- и РНК-полимеразы, АТФ-аза, нейраминидаза);

вирусиндуцированные (структура закодирована в вирусном геноме, но синтезируются

вклетке-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.

Взаимодействие вируса с чувствительной клеткой.

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.

Клетка может быть поражена только одним вирусом – это явление получило название

феномена интерференции.

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 вирусов-мутантов:

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).

Классификация и морфология бактериофагов.

Бактериофаги – это вирусы бактерий.

Номенклатура бактериофагов основана на видовом наименовании хозяина (стафилококковый, стрептококковый, сальмонеллезный, дизентерийный бактериофаги, коли-бактериофаг и т.п.).

Классификация бактериофагов:

A.По типу нуклеиновой кислоты:

ДНК-содержащие;

РНК-содержащие.

B.По характеру взаимодействия с бактериями:

вирулентные;

умеренные (с полноценным/дефектным геномами).

C.	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).
D.	По морфологии:

однонитевые РНК/ДНК-содержащие с аналогом отростка;

Т-нечетные фаги (двунитевые ДНК-содержащие):с коротким отростком;

с длинным отростком, но несокращающимся чехлом;

Т-четные фаги (двунитевые ДНК-содержащие) с длинны отростком и сокращающимся

чехлом;

без отростков.

Строение бактериофага на примере Т-четного фага:

Состоит из головки с кубическим типом симметрии размером 65-100 нм и хвоста длиной более 100 нм – полого стержня со спиральным типом симметрии, покрытым сокращающимся чехлом.

Место соединения головки с хвостом называется воротничком. Хвост заканчивается базальной пластинкой с 6 шипиками и 6 фибриллами, о также ферментом лизоцимом (участвует в проникновении бактериофага в клетку).

Репродукция бактериофагов.

По характеру взаимодействия с бактериальной клеткой выделяют:

Вирулентные бактериофаги – взаимодействие с бактериальной клеткой заканчивается образованием фагового потомства и лизисом бактерий – продуктивный тип взаимодействия, который осуществляется по схеме:

адсорбция бактериофага на бактериальной клетке с помощью шипиков базальной

мембраны;

проникновение в клетку (через дефект в клеточной стенке, образовавшийся с помощью лизоцима, сокращением чехла стержень проникает в клетку, нуклеиновая кислота деспирализируется

ив виде нити впрыскивается в цитоплазму клетки); стадия депротеинизации отсутствует;

эклипс-фаза;

сборка фаговых частиц;

лизис клетки.

Умеренные бактериофаги – это фаги, нуклеиновая кислота которых после проникновения в бактериальную клетку интегрируется в геном хозяина и реплицируется синхронно с ним – интегративный тип взаимодействия.

Дефектные бактериофаги – умеренные бактериофаги, утратившие часть своего генома и неспособные к образованию зрелых частиц, осуществляют перенос генов (трансдукцию).

Профаг – фаговая ДНК, интегрированная в геномом хозяина. Бактериальные клетки, содержащие бактериофаг в виде профага, называются лизогенными. Иногда профаг спонтанно или под воздействием мутагенов переходит в состояние вирулентного фага, и начинается продуктивный тип взаимодействия.

Лизогения – процесс встраивания умеренного бактериофага в геном клетки-хозяина в виде профага.

Лизогенная (фаговая) конверсия – это приобретение бактериями новых свойств в результате внедрения в их геном ДНК умеренного бактериофага (например, у дифтерийной палочки синтез токсина детерминируется умеренным бактериофагом).

Практическое применение бактериофагов:

1.Фагодиагностика (фагоиндикация) – выделение бактериофагов из организма больного

иобъектов внешней среды (косвенно свидетельствует о наличии в материале соответствующих бактерий).

2.Фагоидентификация – установления вида (фагодифференцировка) и типа

(фаготипирование) бактерий (важно для эпидемиологического анализа заболевания – установление источника и путей распространения заболевания).

3.Фагопрофилактика – применения бактериофагов с целью предупреждения заболеваний в эпидемическом очаге (например, дизентерийный, сальмонеллезный и стафилококковый бактериофаги).

4. Фаготерапия – применение бактериофагов с целью лечения инфекционных заболеваний (например, пиобактериофаг, брюшнотифозный и холерный бактериофаги).

5.Научные исследования.

6.Генная инженерия – использование бактериофагов в качестве векторов.

Методы лабораторной диагностики вирусных инфекций.

С целью диагностики вирусных инфекций применяются следующие методы:

Вирусоскопический – обнаружение в исследуемом материале вирусов с помощью световой (крупные вирусы, внутриклеточные включения вирусов), люминесцентной и электронной микроскопии;

Вирусологический – выделение вирусов из исследуемого материала с последующей их идентификацией (установление вида и типа вируса посредством серологических реакций);

Серологический – обнаружение в исследуемом материале антигенов вирусов или вирусоспецифических антител;

Биологический – заражение вируссодержащим материалом лабораторных животных;

Молекулярно-биологический – выявление в исследуемом материале нуклеиновых кислот вирусов (ПЦР, ДНК-зонды);

Экспресс-методы – выявление антигенов вирусов в короткие сроки (РИФ);

Аллергологический – выявление ГЗТ к вирусу.

Этапы вирусологического метода исследования:

1.Взятие материала (выбор материала определяется клиническими признаками заболевания, местом размножения вируса в организме и путями его выделения), транспортировка в лабораторию и подготовка к исследованию (для подавления сопутствующей бактериальной флоры обрабатывают антибиотиками).

2.Заражение исследуемым материалом чувствительной модели. Вирусы в отличии от бактерий не растут на питательных средах, т.к. являются абсолютными (облигатными) паразитами, поэтому для их культивирования применяются особые модели:

	в организме восприимчивых животных;
	в куриных эмбрионах (овокультуры);
	в культуре клеток.

3.Культивирование вируса в зараженной модели при стандартных условиях (оптимальная температура, продолжительность культивирования).

4.Индикация (обнаружение) вируса в зараженной модели.

5.Идентификация выделенного вируса в серологических реакциях.

Достоинство вирусологического метода – 100% достоверность.

Культивирование вирусов в организме чувствительных животных – на первом этапе развития вирусологии был единственным методом, доказывающим наличие фильтрующихся агентов в исследуемом материале.

Требования, предъявляемые к лабораторным животным:

животное должно быть чувствительным к данному вирусу;

использование новорожденных/молодых особей;

использование инбридных (беспородных) животных/гнотобионтов (выращены в безмикробной среде);

использование здоровых животных одной линии (одного пола, возраста, веса, содержащихся в одинаковых условиях).

Способ заражения животных определяется тропизмом вируса (способностью репродуцироваться в определенных типах клеток):

нейротропен (например, вирус бешенства) – вводится интрацеребрально;

пневмотропен (например, РС-вирусы) – интраназально;

дерматропен (например, вирус натуральной оспы) – внутрикожно;

пантропен – внутривенно/внутрибрюшинно.

Методы индикации вируса в организме лабораторного животного:

1)клинические симптомы заболевания;

2)гибель животного;

3)патоморфологические изменения органов при вскрытии.

Достоинства – выделение тех вирусов, которые не культивируются в куриных эмбрионах и культурах клеток.

Недостатки – контаминация животных посторонними микроорганизмами.

Культивирование вирусов методом овокультур – заражение вирусами куриных эмбрионов.

Требования, предъявляемые к куриным эмбрионам:

должны быть из эпидемиологически благополучных хозяйств;

скорлупа должна быть чистой, непигментированной, без механических повреждений;

возраст – 5-12 дней (недостаточно противовирусных ингибиторов).

Способы заражения куриных эмбрионов:

закрытый (прокол иглой под контролем овоскопа);

открытый (с удалением части скорлупы).

Исследуемый материал вводят в аллантоисную и амниотические полости, хорионаллантоисную оболочку и желточный мешок. Перед заражением скорлупу над воздушной камерой обрабатывают 70% этиловым спиртом и фломбируют (обжигают на пламени). После заражения отверстие в скорлупе заливают расплавленным парафином. Инкубируют при 35-370С ≈ 48 часов.

Методы индикации вируса в куриных эмбрионах:

1)результаты овоскопии – отсутствие подвижности эмбриона, слабая инъецированность сосудов кровью и отсутствие их пульсации;

2)паталогоанатомические изменения на хорион-аллантоисной оболочке – отечность, кровоизлияния, наличие оспинок (узелков);

3)отставание эмбриона в росте и развитии, пороки развития, гибель;

4)положительная реакция гемагглютинации (РГА) – через 5-10 минут при смешивании аллантоисной жидкости и суспензии эритроцитов (кур, гусей, уток, морских свинок и других животных) на дне лунки полистеролового планшета образуется осадок в виде «перевернутого зонтика» вследствие склеивания эритроцитов под действием вируса (отрицательная РГА – эритроциты не склеиваются и выпадают в осадок в виде «пуговки»).

Достоинства – высокая чувствительность к большому спектру вирусов. Недостатки – обнаружение вируса только после вскрытия эмбриона.

Культивирование вирусов в культурах клеток.

Культура клеток – это клетки многоклеточных организмов (человека, животных), живущие и размножающиеся in vitro. Подразделяются на:

первичные (неперевиваемые);

полуперевиваемые;

перевиваемые.

Первичные (неперевиваемые) культуры клеток – клетки, полученные непосредственно из органов и тканей организма (почек, легких, кожи, тимуса, тестикул эмбриона человека или молодых животных).

Этапы приготовления первичных культур клеток:

выделение органа/ткани;

измельчение и гомогенизация ткани до частиц размером 2-4 мм;

разъединение клеток путем трипсинизации;

внесение в пробирку (флакон, матрас) с питательной средой (среда 199, Игла);

инкубирование в термостате – клетки начинают делиться до покрытия поверхности стекла в один слой и прекращают размножаться (контактное торможение).

Первичные культуры клеток живут ≈ 7-21 день, при пересевах меняют форму и гибнут. Полуперевиваемые культуры клеток – диплоидные клетки человека, выдерживающие до 50-

100 пассажей (после перевивания в новую пробирку со свежей питательной средой вновь начинают размножаться до образования монослоя).

Перевиваемые культуры клеток – это клетки, способные к размножению вне организма неопределенно длительное время (злокачественные/опухолевые клетки с гаплоидным набором хромосом, выдерживающие бесконечное количество пассажей): например, HeLa – клетки рака шейки матки (получены от женщины, умершей в 1956 г.), Нep-2 – клетки карциномы гортани и др.

Методы индикации вируса в культуре клеток:

1)цитопатическое действие (ЦПД) вируса на клетки – дегенеративные морфологические изменения клеток (мелкозернистое перерождение, округление, фрагментация, образование симпластов);

2)образование вирусом специфических внутриклеточных включений;

3)бляшкообразование (феномен Дальбекко) – образование в монослое клеток «стерильных пятен» (бляшек – деструктивные клетки, разрушенные вирусом и неспособные окрашиваться красителем нейтральным красным (количество бляшек соответствует количеству вирусных частиц);

4)цветная проба Солка – сохранение первоначального цвета среды (красного) при наличии вируса, тогда как активные незараженные вирусом клетки метаболизируют и изменяют цвет среды (желтый);

5)РГА с культуральной жидкостью;

6)реакция гемадсорбции (РГадс) – адсорбция эритроцитов на поверхности пораженной вирусом клетки;

7)феномен интерференции (используется для обнаружения вирусов, не оказывающих ЦПД и не вызывающих гемагглютинацию) – в зараженную материалом культуру клеток вносят индикаторный вирус (ВВС – вирус везикулярного стоматита) с известным ЦПД (симпластобразование) – при наличии в культуре клеток исследуемого вируса индикаторный вирус ЦПД не окажет (клетка может поражаться только одним вирусом).

Достоинства – получение максимальной концентрации вируса. Недостатки – не все вирусы культивируются в культуре клеток.

ТЕМА ЛЕКЦИИ: «Биохимия и физиология бактерий.»

Физиология бактерий – раздел микробиологии, изучающий процессы роста, размножения и питания бактерий, способы получения энергии для осуществления этих процессов, а также происходящие при этом превращения веществ в клетке.

Химический состав бактериальной клетки.

Микроорганизмы возникли в процессе эволюции из элементов, широко представленных на Земле. Химический состав бактериальной клетки принципиально не отличается от химического состава клеток животных и растений. Соотношение отдельных химических элементов колеблется в зависимости от вида микроорганизма и условий его роста.

Вода – 75-85% (составляет основную массу микробной клетки, биохимические функции воды аналогичны таковым у эукариотов: часть воды находится в связанном состоянии с белками, углеводами и другими веществами, входя в состав клеточных структур; остальная вода находится в свободном состоянии – служит дисперсной средой для коллоидов и растворителем различных органических и минеральных соединений, с водой все вещества поступают в клетку и выводятся из нее).

Сухое вещество – 15-25%, состоит из органических веществ и минеральных элементов:

органические вещества:

 белки – 50-80% (основные компоненты клетки, в бактериальной клетке насчитывается более 2 тыс. различных белков, представлены в виде простых (протеины) и сложных (протеиды) соединений, функции их аналогичны белкам эукариот – входят в состав различных структур клетки, являются строительным материалом и выполняют ферментативные

функции);
	нуклеиновые кислоты – 10-30% (представлены в виде РНК и ДНК

– ДНК обеспечивает наследственность и изменчивость бактерий, а РНК ответственны за биосинтез клеточных белков);

 углеводы – 12-28% (содержатся в виде моно-, ди- и полисахаридов,

а также связаны с белками и липидами, входят в состав клеточных структур, используются для синтеза различных веществ и в качестве энергетического материала, часто откладываются в виде

запасных питательных веществ);
	липиды – 3-10%, у некоторых бактерий, например, микобактерий

– возбудителей туберкулеза и лепры, содержание липидов достигает до 30-40% (представлены в трех фракциях – фосфолипиды, воски и жирные кислоты, являются необходимыми компонентами клеточной стенки и ЦПМ, также используются для синтеза различных веществ).

 минеральные вещества – 5-15%, по количественному содержанию у бактерий можно разделить на 4 группы:

макробиогенные элементы (2-60%): азот, водород, кислород, углерод – составляют основу органических веществ, поэтому называются органогенными;

олигобиогенные элементы (0,02-0,1%): калий, натрий, хлор, сера, магний, железо, кальций, фосфор;

микробиогенные элементы (0,01%): цинк, марганец, кобальт, медь, фтор, бром, йод;

ультрамикробиогенные элементы (<0,01%): бор, ванадий, кремний, литий, алюминий, олово, мышьяк, молибден.

Олиго, микро- и ультрамикробные элементы рассматривают как зольные. Минеральные (зольные) вещества играют большую роль в регулировании внутриклеточного осмотического давления и коллоидного состояния цитоплазмы, влияют на скорость и направление биохимических реакций (активаторы ферментов/ко-ферменты), являются стимуляторами роста.

Все перечисленные химические вещества образуют малые и большие молекулы:

 малые молекулы:

молекулы-предшественники, поступающие в клетку извне: H2O, CO2, N2, ионы Mg2+, Ca2+, K+, Cl-, NO3-, SO42-, PO42- и другие;

промежуточные молекулы органических кислот;

молекулы строительных блоков: аминокислоты, мононуклеотиды, простые сахара, глицерин, жирные кислоты.

	большие молекулы (макромолекулы):

белки;

нуклеиновые кислоты;

полисахариды;

липиды.

У прокариотов имеются новые соединения, не встречающиеся в клетках эукариот: пептидогликан, корд-фактор, дипиколиновая кислота, тейхоевые и липотейхоевые кислоты и т.д.

Пигменты бактерий.

Пигменты бактерий – это специфические фоторецепторные молекулы, вторичные метаболиты, образующиеся на свету и придающие бактериям окраску. (Наличие у бактерий пигментов обычно связано с их способностью существовать за счет энергии света. Некоторые микроорганизмы утратили способность к фотосинтезу, но сохранили пигменты. Способность образовывать пигменты детерминирована генетически и используется в качестве диагностического признака. Образование пигментов зависит от состава среды и условий культивирования. У многих микроорганизмов образование пигмента происходит только на свету. Пигменты различают по химическому составу и цвету.)

Классификация пигментов по химическому составу и цвету:

Химический	Цвет		Пигментообразующие
состав			микроорганизмы
Хиноновые	Желтый		Микобактерии
Азахиноновые	Синий		Коринеактерии,	псевдомоны,
(индигоидин)			артробактерии
Каротиноиды	Красный,	оранжевый,	Сарцины, актиномицеты, стафилококки,
	желтый, белый		микрококки, коринебактерии, дрожжи
Меланиновые	Черный, коричневый		Бактероиды, порфиромоны
Пирроловые	Ярко-красный		Серрации
(продигиозин)
Фенозиновые	Сине-зеленый (щелочная
	среда) или красный (кислая		Синегнойная палочка
(пиоцианин)
	среда)
Пиразиновые	Темно-красный
(пульхеррими			Кандида
н)

Классификация пигментов по растворимости:

жирорастворимые (каротиноидные, хиноновые, азахиноновые);

водорастворимые (фенозиновые, пиразиновые) – хромопарные (способны диффундировать в окружающую среду и окрашивать не только колонии, но и питательные среды);

спирторастворимые (каротиноидные, пирроловые);

нерастворимые ни в воде, ни в сильных кислотах (меланиновые).

Значение пигментов:

защита от действия видимого света и УФ-лучей;

ассимилируют углекислый газ;

обезвреживают токсичные кислородные радикалы;

участвуют в синтезе витаминов;

обладают антибиотическим действием и свойствами биологически активных веществ;

цвет пигмента используют в идентификации бактерий.

Типы питания бактерий.

Особенности питания бактерий:

экзогенный тип питания (выделяя гидролитические ферменты в окружающую среду, расщепляют макромолекулы до более простых соединений, которые поступают внутрь клетки);

голофитный тип питания (поступление веществ из вне только в растворенном

состоянии);

поступление веществ происходит через всю поверхность бактериальной клетки;

потребление веществ в сутки в 20-30 раз больше своей массы;

интенсивность метаболизма у прокариотов выше, чем у эукариотов на 50-60% (в 100

раз);

очень высокая адаптивность к различным условиям существования.

Для микроорганизмов характерно многообразие способов питания. Классификация

микроорганизмов по типам питания:

1.По источнику углерода:

	автотрофы=«сами себя питающие» (от греч. autos – сам, trophe – пища)
способны получать весь углерод в результате фиксации CO2 (единственный источник углерода – СО2
воздуха);
	гетеротрофы=«питающиеся за счет других» (от греч. heteros – другой)

получают углерод из различных органических соединений, эта группа наиболее многочисленна по своему составу, включает паразитов и сапрофитов:

 паразиты (паратрофы, от греч. parasitos – нахлебник) используют для своего питания органические соединения живых организмов, обитают на поверхности или внутри макроорганизма, нанося ему вред, подразделяются на:

облигатные паразиты – полностью лишены способности жить вне клеток макроорганизма;

факультативные паразиты – могут существовать и вне макроорганизма;

 сапрофиты (метатрофы, от греч. sapros – гнилой, phyton – растение) нуждаются в готовых органических соединениях, поэтому питаются мертвой тканью животных и растений.

2.	По источнику энергии:
	фототрофы (фотосинтезирующие) используют энергию солнечного света;
	хемотрофы (хемосинтезирующие) получают энергию за счет окислительно-
восстановительных реакций.
3.	По донору электронов:

литотрофы (от греч. lithos – камень) в качестве источника электронов используют неорганические соединения (H2, NH3, H2S, S и т.д.);

органотрофы используют органические соединения в качестве доноров электронов.

Можно использовать все критерии сразу для характеристики микроорганизмов или только два.

Например, фотоавтолитотрофы – микроскопические водоросли; хемоорганогетеротрофы –

стафилококки, кишечная палочка. Однако, такая классификация не полностью отражает способности микроорганизмов. Многие микроорганизмы обладают «гибким» метаболизмом и могут переключаться в определенных условиях с одного способа питания на другой. Поэтому выделяют термины облигатный и факультативный, так например, облигатному фотоавтотрофу обязательно нужен свет и CO2 как источник углерода, а факультативные фотоавтотрофы могут расти и на органических кислотах.

4.По источнику азота:

аминоавтотрофы используют атмосферный азот и минеральные соединения азота для построения органических соединений (почвенные бактерии);

аминогетеротрофы получают азот для синтеза белков из органических соединений (патогенные бактерии).

5.По способности синтезировать необходимые питательные вещества:

прототрофы – это микроорганизмы, способные синтезировать все необходимые им органические соединения из глюкозы и солей аммония;

ауксотрофы не способны синтезировать некоторые органические соединения, ассимилируя их в готовом виде из окружающей среды или организма хозяина.

Факторы роста – это вещества, необходимые микроорганизмам, не продуцирующим какоелибо вещество, в готовом виде для их роста и размножения:

аминокислоты (стептококки);

пуриновые и пиримидиновые основания (стрептококки, микоплазмы, лактобациллы);

витамины (никотиновая, пантотеновая и фолиевая кислоты, флавин, тиамин, биотин, В6 и В12 – микобактерии туберкулеза);

железопорфирины;

липиды (микоплазмы);

соли.

Механизм поступления веществ в клетку (сложный физико-химический процесс, в котором большую роль играют концентрация веществ, их строение, растворимость, размеры молекул, проницаемость ЦПМ, наличие ферментов, pH среды, изоэлектрическая точка вещества цитоплазмы):

пассивная диффузия – питательные вещества в клетку перемещаются по градиенту концентрации без затрат энергии (когда концентрация вещества снаружи значительно превышает концентрацию внутри); этим путем в бактериальную клетку поступает ограниченное количество веществ – H2O, O2, CO2 и NH3;

облегченная диффузия осуществляется тоже по градиенту концентрации без затрат энергии, но с помощью особых белков-пермеаз, которые находятся в цитоплазматической мембране;

активный транспорт осуществляется пермеазами против градиента концентрации (концентрация вещества в клетке может быть значительно больше, чем в питательной среде), сопровождается затратой энергии;

транслокация (фосфорилирование) – химическая модификация вещества при переносе через ЦПМ с помощью белков-транслоказ; так, например, поступает в клетки глюкоза;

обменная адсорбция – способность электрически заряженной поверхности микробной клетки притягивать вещества с противоположным зарядом.