В живом организме паразитируют гетерохемоорганотрофы.

Ферменты (fermentum– закваска) – обязательные химические вещества всех живых клеток.

Механизм действия ферментов бактерий:

- снижают энергию активации;

- направляют химическую реакцию “обходным” путём (т.е. клетки затрачивают меньше энергии);

- перераспределяют электронные плотности и деформируют молекулы субстрата (ослабляют внутримолекулярные связи, снижают энергию активации и повышают скорость реакции).

Классы ферментов:

1. оксидоредуктазы (ферменты, которые катализируют окислительно-восстановительные реакции);

2. трансферазы (переносят группы атомов);

3. гидролазы (катализируют гидролитическое расщепление разных химических соединений);

4. лиазы (катализируют реакции отщепления от субстрата);

5. изомеразы (катализируют внутримолекулярные превращения с образованием изомеров);

6. синтетазы или лигазы (катализируют соединение двух молекул, реакции сопряжены с 2 молекулами АТФ);

У бактерий существуют генетические механизмы контроля биосинтеза ферментов:

1) индукция (побуждение, т.е. процесс синтеза ферментов наступает только в присутствии субстрата во внешней среде);

2) репрессия (подавление, т.е. явление, при котором синтез ферментов подавляется под влиянием химических соединений (продуктов реакции), которые катализируются тем или иным ферментом).

Группы ферментов бактерий:

1. конститутивные(постоянные, независимые, внутренние ферменты);

2. репрессибельные (синтезируются в результате избыточного накопления продуктов жизнедеятельности).

Ферменты агрессии бактерий.

Могут разрушать ткани и способствовать распространению токсинов:

1. гиалеронидаза

2. дезоксирибонуклеаза

3. коллагеназа

4. нейроминидаза

5. лецитовителаза (лецитиназа)

Пример: стафилококки, посредством ферментов агрессии разрушают соединительную ткань, где содержится гиалуроновая кислота.

Обнаружить ферментативную активность можно с помощью:

- сахаролитического теста (среды Гиса);

- протеолитических тестов (постановка на разжижение желатина, свёртываемость молока и т.д.).

Гемолизин обнаруживается на кровяном агаре – вокруг колонии образуется зона просветления.

БАД состоят из ферментов микроорганизмов.

Дыхание бактерий.

Это процесс, сопровождающийся выделением энергии.

Типы дыхания:

- облигатные аэробы

- облигатные анаэробы

- факультативные анаэробы

- аэротолерантные бактерии

- микроаэрофильные бактерии

Облигатные аэробы.

Существуют при наличие в атмосфере не менее 20% кислорода. Растут на поверхности питательных сред. Содержат ферменты, с помощью которых переносятся ионы нодорода. Например мицеллы, возбудитель tbcи др.

Облигатные анаэробы.

Не имеют ферментов, как аэробы. Не образуют каталаз и пероксидаз (ферментов). Токсин для них – свободный кислород. Для выращивания анаэробов пользуются анаэростатом (аналог термостата, но в них кислород заменён на другие газы). Примеры столбняк, ботулизм (клостридиальные инфекции).

Факультативные анаэробы.

Это бактерии, которые могут жить и размножаться как в присутствии кислорода, так и без него. Например, кишечная палочка.

Аэротолерантные бактерии.

В присутствии атмосферного кислорода могут выживать, но не расти.

Микроаэрофильные бактерии.

Нуждаются в очень малом количестве кислорода и даже лучше растут в присутствии СО₂. например, менингококк.

Рост и размножение бактерий.

Размножение – способность к самовоспроизведению, приводящая к увеличению количества клеток в популяции.

Выделяют рост индивидуальных клетокирост популяции.

Рост – увеличение биомассы клетки, наступающее в результате формирования её структурно-функциональных компонентов.

Палочки растут в длину, а кокки – по всей поверхности.

Периодическая культура – культура, которую мы можем посеять и вырастить.

Фазы роста:

1. ЛАТ-фаза (4-5 часов. Накопление питательных веществ)

2. ЛОГ-фаза (20-30 минут. Логарифмический рост размножения)

3. Стационарная (может длиться до бесконечности. Активное питание)

4. Отмирание (наступает при не обновлении питательной среды)

Фазы роста изображены на графике:

время

Лекция №7.

Экология микроорганизмов. Нормальная микрофлора человека.

Микроорганизмы и биосфера. Роль микроорганизмов в в круговороте веществ в природе.

В окружающей нас среде повсюду находятся микроорганизмы. Их естественная среда обитания – это почва, вода, воздух, продукты питания и т.д. Наши органы так же населены микроорганизмами (кишечник, ротовая полость…). Микроорганизмы выделяются из макроорганизма во внешнюю среду. Они существуют в определённых ассоциациях и между микро- и макроорганизмом установлена взаимосвязь. Микроорганизмы определяют биоценоз Земли. Они осуществляют круговорот веществ в природе, т.е. либо синтезируют их (циклические превращения химических элементов из которых построены живые существа, происходящие вследствие разнообразия и гибкости метаболизма микроорганизмов), либо разрушают.

Предполагают, что в предбиологический период углерод был в виде углекислого газа (СО₂), а азот в видеNH₃и в природе происходил их постоянный круговорот.

С помощью солнечной энергии фотосинтезирующие микроорганизмы превращают СО₂в глюкозу (источник энергии) и другие органические соединения. Например, фотосинтезирующие водоросли – это источник питания рыб.

Сапрофиты разлагают мёртвые микроорганизмы до молекул.

90% СО₂в атмосферу выделяют микроорганизмы, а 10% - человек при дыхании.

Микроорганизмы, благодаря лёгкости их расселения по воздуху и воде и вследствие их повышенной метаболической активности играют важную роль в превращении химических веществ на поверхности Земли.

Микроорганизмы участвуют в процессах самоочищения.

Выделяют следующие процессы самоочищения:

1. Гниение (амонифекация белков) – под действием сапрофитов происходит гидролитическое расщепление белков, которые поступают в почву с трупами животных и отмершими растениями. Этот процесс и есть самоочищение. В этом процессе участвуют аэробные и анаэробные микроорганизмы (bacillusmycoides,bacillussubtilis,bacillusmesentericus– аэробы и анаэробы –clostridiumkuthryphicum).

2. Нитрификация (этот процесс открыл Виноградский) – в процессе участвуют строгие аэробы и хемолитотрофы. В почве, наряду с нитрификацией происходит денитрификация (восстановление солей азотной и азотистой кислот). Этой способностью так же обладают грибы.

Нитрификацию осуществляют:

а) нитрозобактерии

б) нитробактерии

Почва.

Является средой обитания многих микроорганизмов, а так же самым крупным резервуаром в природе.

В 1г почвы содержатся миллионно и миллиарды микроорганизмов. Качественный и количественный состав зависит от загрязнённости почвы. Т.е., чем грязнее почва, тем больше и патогенней бактерии в ней содержатся.

Перегной – является результатом работы микроорганизмов.

Наибольшее количество микроорганизмов содержится в 10 – 20 см верхнего слоя почвы. На самой поверхности почвы их мало, т.к. на них пагубно действуют ультрафиолетовое облучение (УФО) и они подвергаются высушиванию.

На глубине 5 -6 метров почва практически стерильна.

В почве находятся только микроорганизмы, которые могут образовывать споры.

Почву населяют аэробы (возбудители сибирской язвы – bacillusantrucis) и анаэробы (возбудитель столбняка –clostridiumtetani, газовой гангрены –clostridiumperfringins, возбудитель ботулизма –clostridiumbotulinumи др.). Так же могут находиться факультативные анаэробы (возбудители холеры, шигеллёза, сальмонеллёза и др.).

Окружающая вода.

В 1мл воды содержатся так же, как и почве миллионно и миллиарды микроорганизмов.

В проточных водах больше содержание кислорода, что неблагоприятно для анаэробов. Вода – переносчик (фактор переноса) патогенных инфекций, в большинстве случаев – кишечных (холера, сальмонеллёз, шигеллёз), а так же не кишечных инфекций – лептоспироз, туляремия.

Воздух.

Менее благоприятен для обитания микроорганизмов, чем вода и почва, за счёт УФО и отсутствия органических веществ, которые необходимы микроорганизмам для их жизнедеятельности. В воздухе в основном распространены Грам⁺бактерии (т.к. они устойчивы к УФО), а Грам^– бактерии погибают. Воздух – это среда для микроорганизмов, передающихся при разговоре, чихании, кашле и т.д.

Болезни, вызываемые микроорганизмами, обитающими в воздухе: вирусные заболевания (корь, краснуха, грипп, парагрипп, ОРВИ и др.), бактериальные (скарлатина, дифтерия, tbc, коклюш и т.д.) и грибы (в частности их споры, которые могут вызвать тяжёлую пневмонию, трудно поддающуюся лечению).

Отрасль медицинской микробиологии – санитарная микробиология. Она изучает внешние объекты обитания микроорганизмов (лекарственные вещества, почва, воздух, вода и т.д.).

Санитарная микробиология – раздел медицинской микробиологии, изучающий микрофлору окружающей среды и процессы, которые могут оказать влияние на здоровье человека.

Санитарная микробиологияобразовалась из:

1. эпидемиологии

2. гигиены

3. микробиологии

Задачи санитарной микробиологии:

1. разработка, совершенствование и оценка методов микробиологических исследований (объект исследования – внешняя среда);

2. оценка путей воздействия человека и животных на окружающую среду;

3. разработка государственных стандартов (ГОСТов), а так же нормированных документов (для оценки качества);

4. разработка рекомендаций, а так же мероприятий по оздоровлению объектов внешней среды путём воздействия на их микрофлору;

5. проверка всех этих вышеперечисленных мероприятий.

6. Охрана внешней среды.

Санитарно-показательные микроорганизмы – это показательные микроорганизмы, которые показывают безопасность предметов обихода.

Биотоп –определённое количество микроорганизмов в определённом органе.

Обнаружение “нормальных” микроорганизмов – это косвенное доказательство того, что могут быть ещё и патогенные микроорганизмы.

При потенциальной эпидемиологической опасности представители “нормальной” микрофлоры организма человека – это и есть санитарно-показательные микроорганизмы.

Требования к санитарно-показательным микроорганизмам:

1. постоянно содержатся в выделениях человека или теплокровных животных и выделяются в окружающую среду в больших количествах;

2. не должны иметь другого природного резервуара, кроме организма человека или животного;

3. после выделения в окружающую среду они должны сохранять жизнеспособность в течении сроков, близких к срокам выживания патогенных микроорганизмов, выводимых из организма теми же путями;

4. не должны активно размножаться в окружающей среде;

5. не должны изменять свои биологические свойства в окружающей среде;

6. их идентификация должна осуществляться без особого труда;

7. рост санитарно-показательных микроорганизмов на питательных средах должен быть свободен от влияния других присутствующих микроорганизмов;

8. в объектах внешней среды должны быть по возможности распределены равномерно;

9. санитарно-показательные микроорганизмы должны встречаться как в организме своего хозяина, так и во внешней среде, в количествах, значительно больших, чем соответствующие патогенные микроорганизмы.

Важные показатели фекального загрязнения – это бактерии группы кишечной палочки (БГКП).

К БГКП относятся: микроорганизмы из семейства enterobacteriaceae, родclepsiella,enterobacter,citrobacter. Они не образуют спор, не обладают оксидазной активностью. Ферментируют глюкозу и лактозу до газов и кислот (при температуре 37˚С, 34 часа). Они выделяются в окружающую среду только с испражнениями человека и теплокровных животных.

Среди БГКП выделяют лактозоположительные (колиформные) палочки– это фекальные кишечные палочки (ФКП). ФКП не способны расти на питательной среде с цитратом. ФКП – показатели свежего фекального загрязнения.

Так же показателями фекального загрязнения могут быть эноерококки, клостридии, бактерии рода Proteus, колифаги.

Основные санитарно-бактериологические показатели питьевой воды.

1. Общее микробное число (ОМЧ) – количество микроорганизмов в 1 мл воды. Норма – не более 100.

2. Коли-индекс – число БГКП в 1000 мл воды. Норма – меньше 3.

3. Коли-титр – это минимальное количество воды (в объёме 333 мл) в котором определяются БГКП.

4. Показатель свежего фекального загрязнения – количество эшерихий в 1000 мл воды. В норме – должны отсутствовать.

5. Колифаги – бляшкообразующие единицы (БОЕ). В норме – в 1000 мл воды их быть не должно.

6. Патогенные простейшие и яйца гельминтов в 25л воды питьевой воды должны отсутствовать.

Методы, по которым определяют санитарно-бактериологические показатели питьевой воды.

1. бродильный (метод титрования)

2. метод мембранных фильтров

Методы, по которым определяют санитарно-бактериологические показатели воздуха.

1. аспирационный метод (используется пробоотборник. На желточно-солевом агаре выращивают стафилококки, на среде Саборо – выращивают грибы. На пробоотборник устанавливается крышка, на которой имеется щель или множество отверстий. Чашка с агаром закрывается этой крышкой. Струя воздуха ударяется об эту среду и остаётся там.)

2. седиментационный метод (осаждение) – производится посев на мясо-пептонный агар. Смотрится, сколько за 1 час микроорганизмов осело на чашку Петри).

Для почвы используется бродильный метод.Для оценки бактериального загрязнения почвы используются санитарно-показательные микроорганизмы: БГКП, энтерококки, термофилы, клостридии.

Для воздуха используются стафилококки (S.Aureus) и стрептококки.

Для предметов обихода используются БГКП, стафилококки, энтерококки.

Для пищевых продуктов используются БГКП, стафилококки, энтерококки и бактерии группы Proteae.

Пребиотики – препараты немикробного происхождения, стимулирующие рост нормальной микрофлоры организма.

Пробиотики –препараты, состоящие из живых микроорганизмов нормальной микрофлоры организма, которые проявляют свои профилактические свойства для регуляции нормальной микрофлоры (например – биокефир).

Эубиотики –группа синтетических (высушенных) препаратов, которые применяются для нормализации кишечной микрофлоры.

Лекция №8.

Понятие о химиотерапии и антибиотиках.

Антибиоз – любое проявление антагонистических взаимоотношений микроорганизмов.

Термин антибиоз ввёл Виллирман в 1889г. Далее, до 1940-ых годов этот термин был забыт. В 1940г. установлено, что между микроорганизмами существует антагонизм. Это было применено при открытии антибиотиков.

На антагонизм обратив внимание Луи Пастер. Он и его ученик Жульбер отметили, что заражение можно предотвратить, если ввести другие бактерии.

Моносеин и Палабденов наблюдали эффект при лечении заражённых ран при прикладывании плесени.

В начале XXв. получен препаратлиоцеоназаиз синегнойной палочки (для лечения бактериальных инфекций).

Химические методы подавления жизнедеятельности микроорганизмов:

1. дезентеканты и антисептики (дают неспецифический бактериальный эффект);

2. химиопрепараты (избирательное противомикробное действие).

Цель применения этих препаратов: подавление размножения или уничтожение возбудителя при отсутствии токсического действия на клетка организма.

Группы химиотерапевтических препаратов:

1. антибиотики

2. сульфаниламиды

3. хинолоны

4. нитрофураны

5. противотуберкулёзные

6. антипротозойные

7. противоопухолевые

8. противовирусные

Эффективность любого химиотерапевтического препарата обусловлена суммой слагаемых, обеспечивающих его терапевтическое действие:

♪ стабильность структуры при введении в организм;

♪ скорость адсорбции и элиминации;

♪ способность к проникновению в ткани и биологические жидкости.

При оценке эффективности антимикробных препаратов есть основные кретерии:

Терапевтический индекс – отношение величины минимальной токсической дозы препарата на величину минимальной дозы, проявляющей анти микробную активность (более высокие значения соответствуют большей эффективности препарата).

Достижимая концентрация в сыворотке – величина, зависящая от массы тела, дозы препарата, способа и схемы введения, скорости его элиминации из организма.