Лекции по микре

6.	Гликопептиды			Ванкомицин, тейкопланин
7.	Полипептиды			Полимиксин, грамицидин
8.	Полиеновые			Леворин, нистатин, амфотерицин В
9.	Рифамицины			Рифамицин, рифампицин
10. Левомицетины (нитробензеновое ядро)				Левомицетин, хлорамфинекол
III. По механизму действия
1.	Ингибиторы	синтеза	клеточной	Пенициллины, цефалоспорины
стенки
2.	Нарушающие функции ЦПМ			Полимиксин, леворин, нистатин
3.	Ингибиторы	синтеза	белков на	Тетрациклины,	аминогликозиды,
рибосомах				макролиды, левомицетины
4.	Ингибиторы дыхания			Усниновая	кислота,	грамицидин,
				пиоционин
5.	Ингибиторы		синтеза	Саркомицин, изосерин
пуриновых и примидиновых оснований
6.	Ингибиторы синтеза:
РНК (ДНК-зависимой РНК-полимеразы)				Рифампицины, новобиоцин, актиномицин
ДНК				Саркомицин, митомицин
IV. По спектру действия
1.	Узкого спектра действия			Пенициллины, полиены
2.	Широкого спектра действия			Тетрациклины,	аминогликозиды,
				левомицетины
V. По конечному действию на бактериальную клетку
1.	Бактериостатические			Макролиды, тетрациклин, левомицетины
				Пенициллины,	аминогликозиды,
2.	Бактерицидное			рифампицины
VI. По возбудителю
1.	Антибактериальные			Пенициллины, цефалоспорины
2.	Противогрибковые			Нистатин, леворин
З. Противовирусные				Оксолин,	тетрофеин,	метисазон,
				ремантадин, ацикловир
4.	Противопротозойные			Фурамид, метронидазол, акрихин
5.	Противоопухолевые			Актиномицины, митомицины, родомицин,
				олиевомицин

VII. По способу получения

1. Биосинтетические (естественные)- микробы-продуценты			Пенициллины,
выделяют АБ в процессе своей жзнедеятельности			стрептомицин
2. Полусинтетические – видоизменяют первоначальную молекулу
природного АБ путем химической модификации			Ампициллин,
З. Синтетические		– аналоги природных АБ, синтезированные	ампиокс
химически
			Хлорамфеникол,
			левомицетины
ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ АНТИБИОТИКОВ:
	для этиотропной терапии и профилактики (реже) бактериальных, грибковых,
протозойных инфекций и некоторых опухолей;
	антибиотики входят в состав ряда элективных и накопительных питательных
сред;
	используются при консервировании пищевых продуктов и в виде добавок в

корм крупного рогатого скота, свиней, птиц;

	в научных исследованиях как специфические ингибиторы определенных путей
метаболизма.
СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОБНЫХ АНТИБИОТИКОВ:
	подбор и изучение продуцента;
	засев на оптимальную питательную среду;
	культивирование;
	грубая очистка – фильтрация (удаление взвешенных частиц);
	тонкая очистка – удаление всех веществ, кроме антибиотиков;
	определение биологической активности антибиотика.

ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ АНТИБИОТИКОВ:

Раньше активность антибиотиков измеряли в единицах действия (ЕД). Одна ЕД соответствовала действию определенной весовой части химически чистого препарата на тестмикроб.

Сейчас антибактериальную активность чаще выражают в весовых единицах химически чистого препарата (если химический состав известен, то в весовых единицах, если не известен – то в Ед). За единицу измерения биологической активности антибиотиков принимается минимальное количество антибиотика, способного подавлять развитие стандартного штамма тест-микроба в определенном объеме питательной среды.

ПРИЧИНЫ ОШИБОК ПРИ АНТИБИОТИКОТЕРАПИИ:

Причины со стороны врача:

	назначение антибиотиков без достаточных клинических и лабораторных
показаний;
	неправильный выбор антибиотиков (например, при сепсисе назначают
бактериостатические препараты);
	назначение антибиотика без определения чувствительности к ним выделенных
микроорганизмов;
	назначение недостаточных доз антибиотиков и др.

Причины со стороны больного:

	самолечение;
	несоблюдение режима приема (дозировки, времени, длительности).
ОСЛОЖНЕНИЯ И ПОБОЧНЫЕ ДЕЙСТВИЯ АНТИБИОТИКОВ:
	На макроорганизм:
	аллергические реакции (зуд, покраснение, сыпь), для их
предупреждения проводят кожные и сублингвальные пробы;
	токсическое действие:
	прямое органотоксическое: стрептомицин обладает ото- и
нефротоксическим действием, тетрациклин – гепатотоксическим действием;
	опосредованное: левомицетин подавляет синтез белка в клетках
костного мозга;
	иммунодепрессивное действие: нарушение формирования
иммунитета, снижение антителообразования и т.д.;
	тератогенное действие: на ткани эмбриона (тетрациклин –
уродство плода и т.д.);
	феномен Герца-Геймера (реакция обострения) – интоксикация,
вызванная	эндотоксином, выделяющимся при массовой гибели грамотрицательных	бактерий,
особенно у детей с несовершенными механизмами детоксикации;
	дисбактериоз.
	На микроорганизм:
	формирование антибиотикорезистентных	штаммов
микроорганизмов;
	формирование антибиотикозависимых бактерий.

ЛЕКАРСТВЕННАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ.

С самого начала применения ХТП, в том числе и антибиотиков, стали наблюдаться случаи появления микроорганизмов, нечувствительных к терапевтическим дозам этих препаратов. В настоящее время продолжает повсеместно отмечаться возрастающее число лекарственно-

устойчивых форм бактерий. Так частота выявления пенициллинустойчивых штаммов стафилококка составляет до 90-95 %, стрептомицинрезистентных 60-70%, резистентность к тетрациклинам и стрептомицину у шигелл 54% и т.д. Устойчивость к антибиотикам чаще возникает у бактерий, реже 12 сиспирохет, риккетсий, хламидий, микоплазм, дрожжеподобных грибов.

Причины лекарственной устойчивости:

	массовое, бесконтрольное применение антибиотиков;
	неоправданное назначение антибиотиков;
	назначение антибиотиков без определения чувствительности к ним;
	миграция в микробных популяциях R-плазмид;
	использование антибиотиков в качестве продуктов питания;
	высокая адаптивность микробов к изменяющимся условиям среды обитания.

Виды антибиотикоустойчивости:

Первичная/естественная/видовая (характерна для всех представителей этого вида) – обусловлена отсутствием мишени для действия антибиотика. Например, у микоплазм к пенициллинам, вследствие отсутствия у них клеточной стенки (пептидогликана).

Приобретенная/штаммовая (характерна для отдельных представителей вида) — обусловлена изменением в процессе жизнедеятельности микроорганизма под действием факторов окружающей среды. Она реализуется за счет модификаций, мутаций и рекомбинаций (чаще всего при передаче r-генов с участием плазмид и транспозонов).

Механизмы приобретенной устойчивости антибиотикам:

Генетические:

мутации в генетическом аппарате микробной клетки;

рекомбинации – миграция генов лекарственной устойчивости (r-генов с плазмидами, транспозонами, бактериофагами).

	Биохимические:
	инактивирование		антибиотика		ферментами		микроорганизма, т.е.
превращение активной формы		антибиотика	в	неактивную		–	ацетилирование	или
фосфорилирование (аминогликозиды);
	изменениение мишени			для	антибиотика		– нарушение	синтеза

компонентов клеточной стенки (синтез β-лактамаз пенициллинрезистентными штаммами S. aureus)

	изменение			проницаемости		ЦПМ	микроба	для	антибиотика
(тетрациклины);
	утрата	проницаемости			клеточной		стенки	для	определенного
антибиотика;
	возникновение у микроорганизмов альтернативного пути образования
жизненно важного метаболита, заменяющего основной путь, блокированный препаратом.
Пути преодоления антибиотикореистентности:
	систематическое получение новых антибиотиков;
	периодическая замена широко применяемых антибиотиков новыми;
	химическая модификация известных антибиотиков с защищенными активными
группами, устойчивыми к бактериальным ферментам;
	разработка ингибиторов, подавляющих активность бактериальных ферментов, а
также препаратов, препятствующих адгезии бактерий на клетках макроорганизма;
	использование препаратов, избирательно блокирующих репликацию R-плазмид;
	мероприятия	по	ограничению		распространения лекрственноустойчивых
бактерий:
	своевременная информация практических врачей о циркулирующих в данном
регионе лекарственноустойчивых бактериях;
	определение чувствительности выделенных бактерий к антибиотикам;
	ограничение применения антибиотиков без достаточных показаний;
	запрещение использования антибиотиков в качестве консервантов пищевых
продуктов и кормовых добавок;
	эпидемиологический			надзор	за	заражением		окружающей		среды
лекарственноустойчивыми бактериями;
	выявление носителей лекарственноустойчивых бактерий;

	соблюдение дозировок, интервалов введения;
	одновременное назначение препаратов, различных по механизмам действия.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ БАКТЕРИЙ К АНТИБИОТИКАМ.

Определение чувствительности выделенных культур возбудителя к антибиотикам, является необходимым элементом бактериологического исследования и обязательным условием антибиотикотерапии. Это относится, прежде всего, к следующим группам заболеваний:

1.Сепсис, эндокардит, менингит, остеомиелит.

2.Хронические инфекции ВДП, ЖКТ, МПС.

З. Внутрибольничные инфекции, раневые, гнойные.

А. Метод стандартных бумажных дисков.

Величины зон задержки роста:

	диаметр от 0	мм до 6 мм – устойчивые;
	диаметр от 7	до 15мм – слабочувствительные;
	диаметр от 16		мм до 24 мм – чувствительные;
	диаметр от 25		мм и более – высокочувствительные.

Метод дает только качественную характеристику, однако прост и доступен в исполнении.

Б. Метод серийных стандартных разведений – позволяет определять минимальную подавляющую (ингибирующую) концентрацию антибиотика.

В. Экспрессный рэдокс-метод – основан на улавливании изменения ОВП питательной среды микроорганизмами по изменению цвета индикатора, добавленного в питательную среду (подолжительность определения 3-5 часов).

Д. ПЦР – выявление у микроорганизма генов устойчивости.

Г. Е-тест – применяют бумажные полоски, пропитанные рядом убывающих концентраций определённого антибиотика (128, 64, 32, 16, 8... мкг/мл), после инкубирования вокруг полоски образуется эллипсовидная зона задержки роста.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ АНТИБИОТИКОВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЯХ.

Для определения концентрации антибиотиков в моче, крови и других биологических жидкостях используют метод, основанный на способности антибиотиков диффундировать в агар, зараженный тест-микробом и подавлять рост последнего. Зона подавления роста тест-микроба зависит от концентрации антибиотика в изучаемом субстрате. Диаметры полученных зон сравнивают с величиной зон, образующихся при нанесении на агар известных количеств стандартного препарата (стандартами служат специально приготовленные очищенные образцы антибиотиков, активность которых установлена по международным стандартам).

ТЕМА ЛЕКЦИИ: «Генетика бактерий»

Генетика – это наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости живых организмов, в том числе и микроорганизмов.

Наследственность – это свойство живого организма (в том числе и микроорганизма) передавать потомству признаки и особенности развития родителей (видовые признаки).

Изменчивость – это свойство живого организма (в том числе и микроорганизма) изменяться (изменять видовые признаки), обеспечивая разнообразие живого как на уровне одной отдельной клетки, так и на уровне вида.

Исторические этапы становления генетики микроорганизмов.

0. Эвристический (донаучный) период.

Судя по археологическим данным, 6000 лет назад надписи на глиняных табличках гласили: «физические признаки могут передаваться от одного поколения другому»; в частности, вавилонские глиняные таблички указывают на возможные признаки при скрещивании лошадей, улучшение породы других животных и сортов растений.

I. Эмпирический (научный) период (середина XIX века).

Исходной точкой становления генетики как науки послужили труды Г. Менделя. В 1865 г. австрийский монах Грегор Мендель обнародовал труды по скрещиванию сортов гороха:

«наследственные признаки не смешиваются, а передаются от родителей к потомкам в виде обособленных (дискретных) единиц». Однако эти работы настолько опередили развитие биологии того времени, что оказались невостребованными.

Однако корни генетики бактерий берут свое начало от первых попыток систематики бактерий. Работы Л. Пастера и Р. Коха побудили открытие новых микроорганизмов, необходимо было их систематизировать, то есть сопоставить сходные признаки и различия. И здесь мнения ученых разделились. Существовало мнение полиморфистов (плеоморфисты), которые считали, что все свойства бактерий изменяются, и мономорфистов, которые утверждали, что свойства микроорганизмов неизменны. После длительной дискуссии победу одержали плеоморфисты, а результаты почти векового спора двух направлений послужили основой для генетики бактерий.

II. Классический период (начало XX века).

В1900 г. К. Корренс, Э. фон Чермак, Г. Де Фриз в работах по гибридизации бактерий переоткрывают законы Менделя, которые к тому времени были забыты. С этого момента начинается бурное развитие генетики высших организмов (растений, животных).

В1903 г. Иогансен предложил термин «ген».

В1906 г. Бетсон дал определение «генетики».

В1925 г. Надсон, Филипов изучили действие рентгеновских лучей на дрожжи, в 1927 г. изучены термические мутации.

В1928 г. Фредерик Гриффитс обнаружил молекулу наследственности, которая передается от бактерии к бактерии.

III. Период молекулярной генетики (с середины XX века).

Основные открытия в генетике бактерий приходятся на середину XIX века, когда у ученых появилась возможность не просто систематизировать сведения об изменчивости и наследственности, но и расшифровать их «тонкие» механизмы. В этот период была проведены расшифровка структуры ДНК, триплетного кода, описание механизмов синтеза белка, обнаружение рестриктаз и секвенирование ДНК.

В1944 г. О. Эвери, К. Мак Леод, М. Мак Карти изолируют ДНК, осуществив трансформацию бескапсульных пневмококков в капсульные in vitro, тем самым доказав, что материальной единицей наследственности (генетическим материалом) у бактерий является ДНК.

В1952 г. Чейз доказывает, что генетическая информация бактериофагов содержится также в

ДНК.

В1953 г. Ф. Крик, Д. Уотсон смоделировали структуру и репликацию ДНК, обосновали приложимость этой модели к наследственности и изменчивости микроорганизмов.

В40-50 гг. – были выявлены системы рекомбинации у бактерий: трансдукция, трансформация

иконъюгация. Затем открыты внехромосомные факторы наследственности: плазмиды, транспозоны, Is-элементы и т.д.

В1958 г. Шталь доказал, что удвоение ДНК у бактерий носит полуконсервативный характер.

В1961 г. Ф. Крик, Бернет и Д. Уотсон сформулировали общие принципы организации генетического кода на примере генетического кода E. coli (код является триплетным, вырожденным

инеперекрывающимся).

В1970 г. у бактерий палочки инфлюэнцы обнаружены ферменты рестриктазы.

В1977 г. лаборатория Зангера полностью секвенировала геном бактериофага.

В1983 г. Кэри Мелис открывает ПЦР для простой и быстрой амплификации ДНК.

В1995 г. полностью секвенирован геном организма невирусной природы – бактерии

Haemophylus influenzae.

В1996 г. впервые секвенирован геном пекарских дрожжей (Saccharomyces cerevisiae).

В1998 г. секвенирован геном многоклеточного организма – нематоды.

В2001 г. сделаны первые «наброски» полной последовательности генома человека.

В2003 г. секвенировано 99% генома человека.

Внастоящее время развивается биотехнология, инженерная энзимология – использование микробных ферментов на носителе (разработан препарат иммобилизованная стрептокиназа – «стрептодеказа», который вводят в сосуд для растворения тромба; растворимая в воде полисахаридная матрица с привязанной стрептокиназой повышает устойчивость фермента, снижает его токсичность, аллергическое действие, повышает способность растворять тромбы). Бурными темпами развивается клеточная инженерия (гибридомы), тканевая инженерия (способ получения

кератоноцитов), генная инженерия (получен промышленный штамм микроорганизмасверхпродуцента, синтезирующего аминокислоту «треонин» для добавления в корм животным с целью наращивания мышечной ткани).

Недостатки высших организмов как моделей для генетических исследований:

	длительность эксперимента (продолжительный срок жизни экспериментального
животного);
	ограниченное число особей, используемое в эксперименте;
	диплоидный набор хромосом;
	требования ухода и специального содержания животных;
	экономические затраты.
Преимущества бактерий как моделей для генетических экспериментов:
	сходная с высшими организмами структура наследственности – ДНК;
	относительная простота культивирования;
	возможность получения популяций, содержащих миллиарды микробных клеток,

вкороткие сроки;

гаплоидный набор хромосом (исключает явление доминантности и позволяет выявлять мутации с высокой частотой);

наличие автономных и интегрированных фрагментов ДНК (плазмиды, транспозоны, Is-элементы и др.);

половая дифференциация в виде донорских и реципиентных клеток.

Организация генетического аппарата бактериальной клетки.

Материальной единицей наследственности, определяющей генетические свойства всех живых организмов, в том числе бактерий и вирусов (исключение РНК-содержащие вирусы), является

ДНК.

Хромосома бактериальной клетки представляет собой кольцевую двухцепочечную молекулу ДНК, организованную в нуклеоид.

Молекула ДНК бактерий, как и других организмов, представляет собой длинные двойные цепи мономеров – нуклеотиды. Каждый мононуклеотид содержит одно из азотистых оснований (аденин/гуанин, цитозин/тимин), одну молекулу сахара (дезоксирибозу) и остаток фосфорной кислоты. Нуклеотиды в ДНК соединены между собой фосфодиэфирными связями. Мононуклеотиды формируют полинуклеотиды, а те цепочки ДНК. Две полинуклеотидные цепи, закрученные правильными ветками вокруг общей оси, соединены между собой водородными связями, которые устанавливаются между пуриновым основанием одной цепи и пиримидиновым основанием другой (аденин из одной цепи связывается с тимином другой, а гуанин с цитозином). При этом, суммарное отношение А+Т/Г+Ц является величиной постоянной для каждого вида микроорганизмов (правило Чаргафа) и колеблется от 0,45 до 2,73.

Информация о видовых признаках и свойствах бактерий заключена в генах.

Ген – это участок молекулы ДНК, несущий информацию о первичной структуре полипептида белка или РНК.

Гены, несущие информацию о синтезируемых микроорганизмами ферментах или структурных белках, называются структурными. Гены, регулирующие функционирование (транскрипцию) структурных генов, называются регуляторными (регуляторные элементы – операторы, промоторы, регуляторы).

До недавнего времени считалось, что последовательность гена непрерывна. Однако исследования показали, что она может прерываться вкрапленными в нее нетранслируемыми участками (интронами). Соответственно, ген может состоять из отдельных фрагментов, соединяющихся воедино во время генной экспрессии. Таким образом, структура гена сложнее, чем ранее предполагалось.

Отличие генома прокариот от генома эукариот.

Прокариоты	Эукариоты
ДНК не ограничена ядерной мембраной (располагается	ДНК	ограничена	ядерной
в цитоплазме свободно)	мембраной
ДНК суперспирализована	ДНК не суперспирализована
Циркулярная ДНК (замкнута в кольцо)	Линейная ДНК

Не содержат гистонные белки	Содержат гистонные белки
Гаплоидный набор хромосом	Диплоидный набор хромосом
Бинарное деление	Делятся митозом
Наличие обособленных фрагментов ДНК (плазмиды,	Отсутствие	обособленных
транспозоны, Is-элементы и др.)	фрагментов ДНК
Передача генетической информации как по вертикали	Передача	генетической
(от материнской клетки – дочерним), так и по горизонтали	информации только по вертикали (от
(от клетки-донора к клетке-реципиенту)	родителей – детям)

Особенности репликации бактериальной ДНК.

Репликация – это воспроизведение ДНК путем самоудвоения.

Репликация ДНК у бактерий начинается в строго определенной точке хромосомы (локусе – oriC), носит полуконсервативный характер, идет одновременно в двух противоположных направлениях и заканчивается также в строго фиксированной точке (terminus).

Стадии репликации ДНК:

1.Разрезание молекулы ДНК с помощью фермента рестриктазы.

2.Раскручивание цепей ДНК с участием изомеразы и их разделение хеликазами с образованием репликаторной вилки.

3.Стабилизация однонитевых участков ДНК ДНК-связывающим белком.

4.Каждая из спиралей становиться матрицей, на которой достраивается молекула ДНК по закону комплементарности пар оснований:

особенность репликации ДНК является необходимость в затравке – коротких фрагментов РНК, которые синтезируются с помощью ДНК-праймазы;

репликация ДНК осуществляется с помощью фермента ДНК-полимеразы, которая осуществляет синтез ДНК только в направлении 5' → 3', а поскольку цепи ДНК антипараллельны репликация происходит своеобразно: на одной из матричной цепи («ведущей») синтез ДНК идет непрерывно, а на другой («отстающей») цепи ДНК-полимераза должна возвращаться, чтобы наращивать нить тоже в направлении 5' → 3', поэтому репликация идет прерывисто, короткими фрагментами (≈1-2 тыс. пар нуклеотидов, названные по имени открывшего их ученого фрагментами Оказаки) – участок РНК-затравки вырезается с помощью эндонуклеазы и заменяется сегментами Оказаки, сшивании их с матричной ДНК присходит с помощью лигаз.

5.Суперспирализация вновь синтезированных нитей ДНК с участием топоизомеразы.

6.Ревизия ДНК-полимеразой вновь синтезированных фрагментов ДНК (для исключения ошибочного включения нуклеотидов).

Внехромосомные факторы наследственности.

Внехромосомные факторы наследственности входят в состав многих микроорганизмов, особенно бактерий. Они представлены плазмидами и мигрирующими элементами – Isпоследовательностями, транспозонами (Tn), конъюгативными транспозонами (CTn), интегронами (In), генными островами (ГО) и бактериофагами, которые являются молекулами ДНК,

отличающиеся друг от друга молекулярной массой, объемом закодированной в них информации, способностью к самостоятельной репликации и другими признаками. Они не являются жизненно важными для бактериальной клетки элементами, поскольку не несут информации о синтезе ферментов, участвующих в пластическом или энергетическом метаболизме, но они могут передавать бактериям определенные селективные преимущества, например резистентность к антибиотикам.

Плазмиды – это автономные кольцевые молекулы двунитевой ДНК с молекулярной массой меньше, чем у нуклеоида (размеры варьируют от 1,5 до 200 mD=103-106 пар нуклеотидов), способные к саморепликации.

Спонтанная/индуцированная утрата плазмид называется элиминацией.

Особенности:
	саморегулируемая репликация;
	явление поверхностного исключения (не позволяют проникать в клетку, уже
содержащую плазмиду, другой родственной ей плазмиде);
	явление несовместимости (две близкородственные плазмиды не могут

стабильно сосуществовать в одной клетке);

	контроль числа копий плазмиды на хромосому клетки (реализуется
собственными плазмидными генами репликации);
	контроль стабильного сохранения плазмид в клетке;
	контроль равномерного распределения дочерних плазмид в дочерние
бактериальные клетки;
	способность к самопереносу у конъюгативных плазмид;
	способность к мобилизации на перенос у неконъюгативных плазмид

(способность к передаче только в присутствии трансмиссивных плазмид, используя их аппарат конъюгации);

 способность наделять клетку дополнительными важными для нее биологическими свойствами, способствующими выживанию бактерий.

Функции:

 регуляторная (компенсируют нарушения метаболизма ДНК бактериальной клетки, регулируют саморепликацию, контролируют самоперенос или мобилизацию на самоперенос

идругие функции самой плазмиды);

кодирующая (внесение в бактериальную клетку новой информации, наделяя ее дополнительными свойствами).

Классификация плазмид:

 По молекулярной массе:

крупные (1-2 на клетку);

мелкие (до 30).

По способности передаваться от одной клетки к другой:

	конъюгативные (трансмиссивные);
	неконъюгативные (мобилизуемые).

По совместимости в одной клетке:

	совместимые;
	несовместимые (близкородственные).

По фенотипическому проявлению признака:

	криптические (скрытые);
	некриптические.

По детерминированному признаку:

 R-плазмиды (от англ. resistance – противодействие, содержат гены – r-гены, ответственные за устойчивость к лекарственным препаратам).

Обусловленная R-плазмидами лекарственная устойчивость связана:

с изменением проницаемости поверхностных структур бактериальной клетки для антибиотиков;

с синтезом ферментов, разрушающих или модифицирующих антибиотики (β- лактамазы, ацетилирование хлорамфеникола).

	Плазмиды патогенности – Ent	и Hly (содержат tox-гены, ответственные за
синтез токсинов – энтеротоксинов и гемолизинов соответственно);
	Бактериоциногенные плазмиды	(например, Col-плазмида у E. coli содержат
гены, ответственные за синтез бактериоцинов).

Бактериоцины – антибиотические вещества белковой природы, синтезируемые бактериями и подавляющие рост и размножение близкородственных микроорганизмов, не лизирую последних. Синтез бактерицинов является для клетки-продуцента летальным, но потенциальные бактериипродуценты, не продуцирующие их в данный момент, устойчивы к воздействию бактериоцинов.

Обозначение бактериоцина определяется видовым название микроорганизма-продуцента:

Бактерия-продуцент	Бактериоцин
E. coli	колицин
St. aureus	стафилоцин
Y. pestis	пестицин
Kl. pneumoniae	пневмоцин

В отличии от других плазмид, факторы бактериоциногенности реже интегрируются в хромосому, редко элиминируются, многие не обладают конъюгативностью.

	F-плазмида	(половой фактор/фактор фертильности, содержит гены,
контролирующие конъюгацию).
Варианты F-плазмид:
Состояние F-плазмиды в клетке			Обозначение бактериалной клетки
в автономном состоянии			F+-донор
в интегрированном в хромосому			Hfr-донор
в автономном состоянии с фрагментами			F'-донор
хромосомной ДНК
отсутствует в клетке			F–-реципиент
	Плазмиды	биодеградации	(несут информацию об утилизации некоторых

органических соединений, которые бактерии используют в качестве источников углеводов и энергии, например урологические штаммы E. coli содержат плазмиду гидролизации мочевины).

Мигрирующие генетические элементы – отдельные участки ДНК, способные осуществлять собственный перенос (транспозицию) внутри генома. Их транспозиция связана со способностью кодировать специфический фермент рекомбинации – транспозазу. В настоящее время к мигрирующим элементам относят: Is-элементы, транспозоны (Tn), конъюгативные транспозоны (CTn), интегроны (In), генные острова (ГО) и бактериофаги.

Транспозоны (Tn-элементы) – нуклеотидные посдедовательности, включающие 2000-20500 пар нуклеотидов. Состав – фрагмент ДНК (специфический, несущий гены) и два концевых Isэлемента. Могут находиться в свободном состоянии в виде кольцевой молекулы.

Особенности:
	не способны к самостоятельной репликации (воспроизведению), только в
составе хромосом;
	несут генетическую информацию, необходимую для транспозиции
(перемещение);
	каждый транспозон содержит гены, привносящие важные для бактерий
характеристики (устойчивость к антибиотикам, токсинообразование и т.д.);
	содержат гены, определяющие фенотипические признаки (легче выявить).
Функции:
	способны к перемещению с одного репликона (хромосомная ДНК) на другой

(плазмиды, хромосома другой бактерии, бактериофаг) и наоборот: при включении в ДНК вызывают

дупликации, а при перемещении – делеции и инверсии;
	регуляторная;
	кодирующая.
Is-элементы	(от англ. insertion – вставка, sequenc – последовательность)	– вставочные
(инсерционные) последовательности, величиной до 1500 (800-1400) пар оснований.
Особенности:
	самостоятельно не реплицируются;
	не кодируют распознаваемых фенотипических признаков;
	содержат гены, обеспечивающие их перемещение из одного участка ДНК в
другой (транспозицию).
Функции:
	регуляция активности генов бактериальной клетки;
	индукция мутаций типа делеции (выпадение нуклеотидов)	или инверсии

(поворот участка ДНК на 1800) при перемещении и дупликации (повтор участка ДНК) при встраивании в хромосому;

 координация взаимодействий плазмид, транспозонов и профагов (между собой и бактериальной хромосомой).

Бактериофаги (умеренные и дефектные) – мигрирующие генетические элементы, могут захватывать участки ДНК и переносить от одной бактериальной клетки к другой, вызывая ее лизогенизацию (приобретение новых свойств).

Понятие о генотипе и фенотипе, видах изменчивости.

Генотип – это совокупность генов, определяющих способность микроорганизмов к фенотипическому проявлению любого их признака.

Различают истинный генотип и плазмотип.

Истинный генотип – совокупность генов, сосредоточенных в бактериальной хромосоме и отвечающих за проявление жизненно важных признаков и свойств.

Плазмотип – совокупность внехромосомных генов, локализованных в плазмидах и транспозонах и отвечающих за нежизненно важные признаки и свойства, но придающие определенные преимущества перед другими особями популяции (устойчивость к антибиотикам).

Фенотип – это совокупность всех внешних и внутренних признаков микроорганизмов, которые проявляются в данных условиях и данный момент.

Ненаследственная (модификационная, фенотипическая) изменчивость – это временные ненаследуемые изменения признаков или свойств, не затрагивающие генотипа (не сопровождаются изменениями в первичной структуре ДНК) и возникающие под действием факторов окружающей среды.

Модификационная изменчивость не играет существенной роли в эволюции бактерий, так как не приводит к появлению новых видов. По существу это адаптивная (приспособительная) реакция бактерий на изменение условий окружающей среды, позволяющая быстро приспосабливаться и сохранять численность популяции. Внешне модификации чаще всего проявляются изменениями морфологических и биохимических свойств. При устранении фактора, вызвавшего изменения, бактерия возвращается к исходному фенотипу.

Например:

Способность патогенных бактерий под действием пенициллина или лизоцима образовывать L- формы, у которых отсутствует клеточная стенка, являющаяся мишенью для пенициллина. После устранения пенициллина L-формы переходят в исходный фенотип – начинают синтезировать клеточную стенку.

Ряд ученых к стандартным проявлениям модификационной изменчивости относят диссоциации.

Диссоциации (от англ. dissociation – расщепление) – это своеобразная форма модификационной изменчивости, проявляющаяся в образовании разных типов колоний на плотных питательных средах под воздействии неблагоприятных факторов (неоптимальная температура, рН, старении культуры, действие сывороток и бактериофагов и т.д.).

Это явление характерно прежде всего для энтеробактерий и в основе диссоциаций лежат мутации, приводящие к утрате генов, контролирующих синтез боковых цепей ЛПС клеточной стенки грамотрицательных бактерий.

	S-колонии (от англ. smooth – гладкий, ровный) – выпуклые, правильной круглой
формы с ровным краем и гладкой поверхностью;
	M-колонии (от лат. mucoid – слизистый) – слизистые, вязкой консистенции,
часто с концентрическими кольцами на поверхности;
	D-колонии (от англ. dwarf – карлик) – карликовые, мелкие дочерни колонии
вокруг основной;
	L-колонии (названы в честь Листера) – микроскопические колонии с нежным
кружевным краем и втянутым в среду центром, нередко коричнево-желтого цвета;
	R-колонии (от англ. rough – грубый, неровный, шероховатый) – неправильной

формы с неровным изрезанным краем и шероховатой, изрезанной, морщинистой поверперхностью, сухие, крошащиеся.

Большинство патогенных бактерий изначально существуют в S-форме (исключение возбудители чумы, сибирской язвы и туберкулеза, у которых исходная R-форма), поэтому диссоциации, обычно, протекают в направлении от S к R (при полной утрате способности синтезировать боковые цепи ЛПС клеточной стенки возникают R-формы, при частичной – промежуточные). Обратный переход от R- к S-форме наблюдается крайне редко.

Значение диссоциаций: R-формы более устойчивы к действию факторов окружающей среды.

Наследственная (генотипическая) изменчивость – это изменения фенотипа,

сопровождающиеся изменениями в структуре генотипа (первичной структуре ДНК) и передающиеся по наследству.