Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Экзамен по микробиологии.docx
Скачиваний:
93
Добавлен:
11.05.2018
Размер:
202.67 Кб
Скачать

Экзамен по микробиологии

  1. Предмет микробиологии. Понятие о микроорганизмах. Распространение микроорганизмов в природе. Роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе, медицине и в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства.

Микробиология – наука о микроорганизмах, изучает их строение и функции, экологию, физиологию и биохимию.

Основные разделы микробиологии:

  • Общая. Изучает морфологию, физиологию, биохимию, генетику, систематику, роль.

  • Бактериология

  • Вирусология. Строение, генетика, распространение вирусов

  • Биология низших грибов. Физиология, биохимия, влияние на бактерии и вирусы

  • Медицинская микробиология. Изучает свойства возбудителей, их роль в развитии инфекций, способы диагностики, лечения, профилактики

  • Иммунология. Изучает механизмы формирования иммунитета, разрабатывает методы диагностики, лечения и профилактики заболеваний

  • Ветеринарная микробиология. Изучает свойства возбудителей заболеваний животных

  • Фитопатология. Изучает возбудителей заболеваний растений

  • Санитарная микробиология. Контроль микробиологического заражения среды, контроль качества продуктов питания, разрабатывает методы уничтожения путем стерилизации и дезинфекции

  • Сельскохозяйственная микробиология. Изучает роль микроорганизмов в образовании почв, формировании плодородия. Разрабатывает методы применения микроорганизмов в сельском хозяйстве

  • Техническая. Пищевая пром-ть, фармакологическая, техническая

  • Космическая

Микроорганизмы – это мельчайшие, преимущественно одноклеточные, организмы, видимые только в микроскоп: бактерии, микроскопические грибы и водоросли, простейшие. Иногда к микроорганизмам относят вирусы. Характеризуются огромным разнообразием видов, способных существовать в различных условиях (горячие источники, дно океана, снега гор и т. д.). Играют большую роль в круговороте веществ в природе. Используются в пищевой и микробиологической промышленности (виноделие, хлебопечение, производство антибиотиков, витаминов, аминокислот, белка и др.), генной инженерии. Патогенные микроорганизмы вызывают болезни растений, животных и человека.

Роль микроорганизмов. Микроскопические организмы встречаются практически везде, где имеется вода. Оптимальной температурой для них является 0-50 °C (сильно приблизительно), хотя могут они существовать и при более экстремальных температурах. Рекордно высокая температура для них, как и для всех живых существ, составляет 122 °C. Только стоит понимать, что такую температуру выдержит вовсе не каждый представитель данной группы живых существ. Каждый из видов обладает своими особенностями.

Основная роль микроорганизмов в природе заключается в осуществлении обмена веществ. А поскольку обитают они практически повсеместно, то роль эта очень велика. В большинстве случаев они являются редуцентами, то есть, перерабатывают остатки живых существ. Но иногда выполняют роль продуцентов, производя органические вещества из неорганических. А в силу того, что могут эти существа обитать там, где не выживут другие живые организмы, иногда они являются единственными продуцентами экосистем.

  1. Краткая история развития микробиологии.

1. Период эмпирических знаний. Тит Лукреций, Гален, Ибн Сина высказывали догадки о живом возбудителе болезней. Фракасторо Джиролама «О контагии, о контагиозных болезнях и лечении»

2. Морфологический период. Галилео Галилей – создание 1-го микроскопа. Антони Ван Левенгук – первооткрыватель микромира, увидел простейших микроорганизмов.

3. Физиологический период. Луи Пастер – развитие промышленной микробиологии, роль микроорганизмов в круговороте веществ, открытие аэробных микроорганизмов, разработка принципов асептики, методов стерилизации, ослабление вирулентности микроорганизмов и получение вакцин, получение чистых культур бактерий, изучение возбудителей сибирской язвы, бешенства и др. Генрих Герман Роберт Кох – открыл возбудителя туберкулеза, впервые использовал стойкие синтетические красители, микрофотографирование, выделил чистые культуры на твердых средах. Эдвин Клебс – открыл возбудителя дифтерии. Теодор Эшерих – открыл кишечную палочку, изучал микрофлору человека. Даниил СамойлОвич – доказал возможность противочумной прививки. Виноградский - основатель почвенной микробиологии.

4. Иммунологический период. Э. Дженнер – 1-ая прививка от оспы. И.И. Мечников – обосновал клеточную теорию иммунитета. П. Эрлих – разработал гуморальную теорию иммунитета. Д.И. Ивановский – открытие вирусов. Л.А. Зильбер – сформировал школу вирусологии, открыл возбудителя клещевого энцефалита, вирусогенная теория рака.

5. Период открытия антибиотиков. А. Флеминг – 1928, открытие антибиотиков из пеницилла. Чейн Эрнст Борис, Флори Уолтер – разработали промышленные способы получения пенициллина.

6. Молекулярно-генетический этап. Достижения генетики, электронная микроскопия, роль ДНК в передаче наследственных признаков, использование бактерий, вирусов, плазмы в качестве объектов исследования.

  1. Положение микроорганизмов среди других организмов. Прокариотические и эукариотические микроорганизмы, основные различия в строение клетки. Особенности строения бактериальной клетки.

Прокариоты- это мелкие (около 1 мкм) клетки, не имеющие ядра и других органоидов, типичных для эукариот. Наследственное вещество - ДНК - лежит свободно в цитоплазме, а прочие функциональные блоки тоже представлены небольшими макромолекулярными комплексами без оболочек. К прокариотам относятся все бактерии и так называемые сине-зеленые водоросли.Эукариоты - крупные (10-50 и более мкм) клетки, в которых ДНК в форме хромосом заключена в ядре и большинство рабочих структур, ферментов организовано в изолированных органоидах. Изолирующую роль для ядра и органоидов выполняют такие же липидно-белковые мембраны, как и мембрана клеточной поверхности. Эукариотную организацию имеют одноклеточные простейшие (амеба, инфузория и другие) и клетки многоклеточных организмов: грибов, растений, животных, включая человека.

Прокариоты отличаются от эукариот тем, что не имеют:

• морфологически оформленного ядра (нет ядерной мембраны и отсутствует ядрышко), его эквивалентом является нуклеоид, или генофор, представляющий собой замкнутую кольцевую двунитевую молекулу ДНК, прикрепленную в одной точке к цитоплазматической мембране; по аналогии с эукариотами эту молекулу называют хромосомной бактерией;

• сетчатого аппарата Гольджи;

• эндоплазматической сети;

• митохондрий.

Имеется также ряд признаков, или органелл, характерных для многих, но не для всех прокариот, которые позволяют отличать их от эукариотов:

• многочисленные инвагинации цитоплазматической мембраны, которые называются мезосомами, они связаны с нуклеоидом и участвуют в делении клетки, спорообразовании и дыхании бактериальной клетки;

специфический компонент клеточной стенки — муреин, по химической структуре это пептидогликан (диаминопиеминовая кислота);

плазмиды — автономно реплицирующиеся кольцевидные молекулы двунитевой ДНК с меньшей, чем хромосома бактерий, молекулярной массой. Они находятся наряду с нуклеоидом в цитоплазме и несут наследственную информацию, не являющуюся жизненно необходимой для микробной клетки, но обеспечивающую ей те или иные селективные преимущества в окружающей среде.

  1. Морфология бактерий: форма клетки, строение, подвижность, размножение. Кривая размножения.

Особенности строения бактериальной клетки. По форме бывают:

  • Кокки. Одиночные, диплококки, стрептококки, тетракокки, сарцины, стафилококки.

  • Палочковидные. Палочки (образующие эндоспоры и не образующие), вибрионы, спириллы, спирохеты.

  • Извитые

  • Ветвящиеся/гифообразующие/нитевидные

Классификация по Берджи:

  • Коринебактерии (с утолщениями на обоих концах)

  • Актиномицеты (гифообразующие)

  • Стрептобактерии (цепочки палочек).

Особенности строения. Сложно устроенные наружные покровы, многослойные. В благоприятных условиях верхний слой состоит из: бесструктурной слизи и слизистого слоя (гликопротеиды). Ниже располагается капсула: макрокапсула (фибриллы гликопротеидов перпендикулярно поверхности клеточной стенки), микрокапсула (слои гликопротеидов параллельно клеточной стенки). Слизистый чехол и капсула не обязательны, только при благоприятных условиях.

Обязательный элемент – клеточная стенка. Образована слоями муреина или пептидогликана. По особенностям клеточной стенки бактерии классифицируют на:

  • грам(+) Клеточная стенка двойная. Внутренние и наружные слои муреина, между ними матрикс, 20-30 нм.

  • Грам(-) 1 слоя муреина, матрикс. Общая толщина 8-10 нм. Не окрашвиается по граму.

В ряде случаев клеточная стенка может быть утрачена бактерией, тогда она теряет способность к росту и размножению. Существует форма микроорганизмов не имеющих клеточную стенку.

Цитоплазматическая мембрана. Двухслойная, непостоянство липидного состава, который меняется в зависимости от состава питательной среды. Многофункциональная структура. У палочковидных имеются в составе органоиды движения – жгутики. По расположению бывают: монотрихи (1 жгутик на полюсе клетки), лофотрихи (пучок на полюсе), амфитрихи (жгутики/пучок на противоположных полюсах), перитрихи (жгутики по всему периметру клетки). Жгутик состоит из:

  • Базального тела, погруженного в цитоплазматическую мембрану

  • Фибрил флагеллина (3-11), сократительный белок.

Кокки лишены жгутиков, могут двигаться по слизи.

Кроме жгутиков цитоплазматическая мембрана формирует фимбрии (ворсинки) – белковые выросты, равномерно распределенные по клетке. С помощью фимбрий бактерии прикрепляются к субстратам. Также могу формироваться половые ворсинки – пили (1-4 шт).

Цитоплазматическая мембрана обеспечивает контакт клетки со средой. Для увеличения формирует впячивания внутрь клетки. Мезосомы. Могут быть похожими на пузырьки – везикулярные мезосомы. Трубочки – тубулярные мезосомы. Пластинки – ламеллярные мезосомы.

У фотосинтезирующих на мезосомах располагаются компоненты электронно-транспортных систем – тилакоиды, которые также имеют разнообразное строение.

Цитоплазматические мембраны:

  • Участвуют в синтезе веществ

  • Содержат компоненты электронно-транспортных цепей, участвуют в энергетическом метаболизме клетки

  • Принимают участие в делении клетки

  • Участвуют в формировании покоящихся форм, в тч эндоспор

  • Осуществляют транспорт веществ в клетку и из клетки

  • Содержат ферментные системы, отвечающие за синтез питательных веществ, экзоферментов (пищеварительных ферментов). Способствует жизнедеятельности бактериальных клеток

Цитоплазма – внутреннее содержимое клетки. Состоит из цитозоли (коллоид из белков, полисахаридов) и органоидов (рибосомы из двух субъединиц, хлоросомы, газовые вакуоли). Также в цитоплазме находятся питательные вещества (гранулы углеводов, минеральные соли, капли жира).

В центре клетки располагается нуклеоид – кольцевая замкнутая ДНК. Обычно прикреплена к цитоплазматической мембране или к мезосомам. Не имеет мембраны. В клетке могут присутствовать короткие кольцевые молекулы ДНК – плазмиды, способные к самостоятельной репликации.

Рост – это согласованное увеличение всех компонентов клетки, результат роста – размножение.

Размножение бактерий– увеличение числа клеток в популяции.

В процессе роста бактериальная клетка увеличивается в 2-3 раза, она интенсивно окрашивается и накапливается РНК. В благоприятных условиях рост заканчивается размножением. У бактерий размножение происходит делением пополам – бинарное деление – основной способ размножения.

Кривая роста характеризует рост и размножение бактерий в определенных условиях среды. Кривую роста получают при изучении периодической культуры.

Периодическая культура– это популяция м/о которая развивается в ограниченном объеме среды без поступления питательны веществ.

1фаза – начальная – бактерии растут, но не размножаются

2 фаза – фаза логарифмического роста – бактерии интенсивно размножаются, их число увеличиваемся в логарифмической прогрессии.

3 фаза – стационарная – размножение – равно смертности

4 фаза – отмирания – накапливаются продукты метаболизма, истощается питательные вещества и бактерии погибают.

Размножение бактерий.

Начинается с репликации (удвоения) генома, а затем происходит деление.

У бактерий вегетативная репликация – информация передается от родительской клетки к дочерней.

У бактерий репликация саморегулируемая – в геноме есть гены, ответственные за репликацию.

Репликация носит полуконсервативный характер – дочерние клетки получают равномерно распределяющийся генетический материал (одна нитка ДНК материнская, вторая – новосинтезированная).

Репликация начинается с определенной точки, от которой происходит раскручивание ДНК, образуется репликационная вилка, синтезируется SSBбелок, который препятствует повторному скручиванию нитей. Процесс осуществляется ДНК полимеразой, которая способна присоединять комплиментарные нуклеотиды к свободному 3' концу.

Синтез комплиментарных участков запускается заправкой праймером. Это участок РНК, комплиментарен матричной ДНК и у праймера имеется свободный 3' конец. Заправка праймером запускает синтез ДНК, на матрице строятся фрагменты Оказаки, которые сшиваются в единую нить ДНК-лигазами. В бактериальной клетке образуются 2 идентичные нити ДНК, которые растаскиваются по полюсам клетки и после репликации запускается деление бактерий.

Деление начинается с удлинения цитоплазматической мембраны, формируется межклеточная перегородка по экватору, по которому бактерия бинарно делится и образуются 2 идентичные дочерние клетки.

  1. Классификация прокариот. Принципы классификации. Правила номенклатуры. Значение морфологических, физиологических и культуральных признаков для классификации.

В настоящее время в микробиологии существует два различных подхода к систематике, обуславливающие два принципа классификации. Одни исследователи считают, что классификация должна отражать историю развития организмов и строиться на филогенетической основе. Это естественная классификация. В 1936-1950 гг. исследователи голландской школы А. Юпойвер, К. ванНиль и Р. Стейниер разрабатывали филогенетические подходы к систематике бактерий. Второй подход к систематике основан на учете легко определяемых признаков, удобных с точки зрения практики. Это искусственная, или традиционная классификация. Она чаще всего заранее подчинена конкретным задачам. При такой классификации признаки, определяющие принадлежность организма к той или иной таксономической единице, часто выбираются произвольно. Иногда микроорганизмы объединяются в группы на основании одного ведущего признака. Поэтому группы микроорганизмов, классифицированные по данной систематике, могут иметь большое практическое значение, но не соответствуют естественной классификации.

Для характеристики организмов используют разнообразные признаки: морфологические, цитологические, культуральные, физиологические, биохимические, иммунологические, генетические и др.

В систематике прокариот для наименования объекта используют бинарную номенклатуру К. Линнея. Названия бактериям присваивают в соответствии с правилами «Международного кодекса номенклатуры бактерий» разработанного в 1948 г. комиссией по номенклатуре итаксономии.

Классификация по Марсалю (1984)-в основе-строение клеточной стенки

Царство Procoryotae(прокариоты)

Отдел Cracilicutes(тонкостенные)

- грам(-) эубактерии, форма м/б разная, размножаются путем бинарного деления, у некоторых почкование, редко множественное деление. Некоторые образуют неклеточный мицелий, иногда плодовые тела, характерно скользящее движение по слизи, большинство к движению не способны

1. Класс Anoxyphotobacteria (анаэробные);(бескислородные фототрофные бактерии)

1. Порядок Rhodospirillales (крупные бактерии)

- бактериохлорофилл разных типов, бактериородопсин – главный пигмент. У всех есть первичная фотосистема( используют энергию солнечного света для получения энергии для окисления органических веществ)

2. Порядок Chlorobiales (зеленые бактерии)

- бактериохлорофиллы, фикобилины, первичная фотосистема

2. Класс Oxyphatobacteria (фотосинтетическое сопровождение с выделением молекул кислорода)

2. Порядок Cyanobacteriales(цианобактерии)

- одиночные и колониальные, нитчатые, стрептококки, стрептобактерии. > 1000 видов. Деление разнообразно( дробление, почкование, множественное деление). Фикобилины(окраска сине-зеленая) и бактериохлорофилл

3. Порядок Prochlorales (прохлоровые)

-однонитчатые прокариоты, больше фикобилина. Свободноживущие, значительная часть-симбионты(оболочников, асцидий, наружных покровов млекопитающих). Обеспечивает своевременный газовый состав атмосферы (Oxyphotobacteria)

3. Класс Scotobacteria (настоящие грам(-) нефотоситезированные бактерии)

(группы порядков)

  1. Группа Cпирохеты

- сильно извитые палчки

Порядок Spirochaetales

Семейство Spirochaetaceae

Leptospiraceae

  1. Группа Аэробные спиральные и изогнутые палочки

  2. Группа Аэробные палочки и кокки

-большинство свободноживущие, симбионты высших растений, азотофиксирующие

  1. Группа Факультативно анаэробные грам(-) палочки

- живут в аэробной и анаэробной среде, симбионты ЖКТ животных-энтеробактерии. Болезнетворные –вибрионы (холерный)

  1. Группа анаэробные грам(-) палочки

- прямые или изогнутые, большинство восстанавливают соединения S(окислы), некоторые симбионты ЖКТ

  1. Группа грам(-) хемолитические бактерии

- используют процессы окисления/восстановления минеральных элементов, хемоорганотрофы/хемотрофы

  1. Группа скользящие бактерии

- 1 порядок образует плодовые тела; 2 порядок не образует плодовых тел. Высокое количество слизи, возможно движение, разрушители органики

  1. Группа Хламидобактерии

- образуют слизистые тяжи, в которых располагаются бактерии. Симбионты слизистых оболочек животных

  1. Группа Почкующиеся/стебельковые бактерии

- гифообразующие, форма может отличаться. Размножение почкованием. Многие используют окисление соединений Fe, S, Cu и др.

  1. Группа Хламидии и риккеции

- наиболее мелкие группы прокариот, высокое количество внутриклеточных паразитов. Некоторые вызывают заболевания (хламидиозы, тиф)

2. Отдел Firmicutesграм(+) эубактреии

- форма класса разнообразна. Размножение делением на двое, у некоторых образуются эндоспоры. Аэробная и анаэробная среда, большинство не имеют фотопигментов

1. Класс Firmibacteria

1. Группа порядков грам(+) кокки

- микрококки (возбудители заболеваний), стрептококки (возбудители заболеваний). Пептококки

2. Группа грам(+) палочки и кокки

- образуют эндоспоры, семейство бациллы, возбудители инфекций

3. Группа грам(+) палочковидные

- не образуют эндоспор, способны к молочно-кислому брожению. Лактобактерии

2. Класс Tallobacteria

- способны к образованию неклеточных гифов неклеточного мицелия

1. Группа Коринеформные бактерии

- свободноживущие, питаются разлагающейся органикой. Ветвящиеся формы

2. Группы Пропиановые бактерии

- кокки, палочки. У всех пропианово-кислое брожение. Симбионты ЖКТ, используются в пищевой промышленности. Брожение, окисление молочного сахара, формируя сыр

3. Группа Актиномицеты

- все образуют неклеточный мицелий (субстратный и воздушный), выделение антибиотиков. Сем. Микобактерий - возбудители туберкулеза и проказы. При попадании на питательный субстрат вызывают разные типы заболеваний (легкие, костные ткани и другие). Lepra в подкожной клетчатке