№ 1 Место микробиологии и иммунологии в современной медици­не. Роль микробиологии и иммунологии в подготовке врачей-клиницистов и врачей профилактической службы.

Микробиология — наука, изучающая строение, жизнедеятельность и экологию микроорганизмов — мельчайших форм жизни растительного или животного проис­хождения, не видимых невооруженным глазом. Микробиология изучает всех представителей микромира (бактерии, грибы, про­стейшие, вирусы). По своей сути микробиология является био­логической фундаментальной наукой. Для изучения микроорга­низмов она использует методы других наук, прежде всего фи­зики, биологии, биоорганической химии, молекулярной биоло­гии, генетики, цитологии, иммунологии. Как и всякая наука, микробиология подразделяется на общую и частную. Общая мик­робиология изучает закономерности строения и жизнедеятель­ности микроорганизмов на всех уровнях — молекулярном, кле­точном, популяционном; генетику и взаимоотношения их с ок­ружающей средой. Предметом изучения частной микробиологии являются отдельные представители микромира в зависимости от проявления и влияния их на окружающую среду, живую при­роду, в том числе человека. К частным разделам микробиоло­гии относятся: медицинская, ветеринарная, сельскохозяйствен­ная, техническая (раздел биотехнологии), морская, космическая микробиология.

Многочисленные открытия в области микробиологии, изуче­ние взаимоотношений между макро- и микроорганизмами во второй половине XIX в. способствовали началу бурного разви­тия иммунологии. Вначале иммунология рассматривалась как наука о невосприимчивости организма к инфекционным болез­ням. В настоящее время она стала общемедицинской и общеби­ологической наукой. Доказано, что иммунная система служит для защиты организма не только от микробных агентов, но и от любых генетически чужеродных организму веществ с целью со­хранения постоянства внутренней среды организма, т.е. гомеостаза.

Иммунология является основой для разработки лабораторных методов диагностики, профилактики и лечения инфекционных и многих неинфекционных болезней, а также разработки имму­нобиологических препаратов (вакцин, иммуноглобулинов, иммуномодуляторов, аллергенов, диагностических препаратов). Разра­боткой и производством иммунобиологических препаратов зани­мается иммунобиотехнология — самостоятельный раздел имму­нологии.

Современная медицинская микробиология и иммуно­логия достигли больших успехов и играют огромную роль в ди­агностике, профилактике и лечении инфекционных и многих не инфекционных болезней, связанных с нарушением иммунной системы (онкологические, аутоиммунные болезни, транспланта­ция органов и тканей и др.).

№ 2 Роль И. И. Мечникова в формировании учения об иммуни­тете. Значение открытия Д. И. Ивановского. Роль отече­ственных ученых (И. Ф. Гамалея, П. Ф. Здродовский, А. А. Смородинцев, М. П. Чумаков, 3. В. Ермольева, В. М. Жданов и др.) в развитии микробиологии и вирусологии.

После работ Л. Пастера появилось множество исследований, в которых пытались объяснить причины и механизмы формиро­вания иммунитета после вакцинации. Выдающуюся роль в этом сыграли работы И. И. Мечникова и П. Эрлиха.

Исследования И. И. Мечни­кова (1845—1916) показали, что большую роль в формировании иммунитета играют особые клетки — макро- и микрофаги. Эти клетки поглощают и переваривают чужеродные частицы, в том числе бактерии. Исследования И. И. Мечникова по фагоцитозу убедительно доказали, что, помимо гуморального, существует клеточный иммунитет. И. И. Мечников, ближайший помощник и последователь Л. Пастера, заслуженно считается одним из ос­новоположников иммунологии. Его работы положили начало изу­чению иммунокомпетентных клеток как морфологической основы иммунной системы, ее единства и биологической сущности.

Д.И.Ивановский (1864— 1920) открыл вирусы — представителей царства vira. Один из основоположников вирусологии. Впервые открыл проходящий через бактериологические фильтры возбудитель табачной мозаики, названный впоследствии вирусом. Труды по фитопатологии и физиологии растений.

Гамалея - выдающийся микробиолог. Вместе с И. И. Мечниковым в 1886 году организовал в Одессе первую в России бактериологическую станцию. Автор многих работ по микробиологии и иммунологии (по профилактике холеры, чумы, оспы, паразитарных тифов, бешенства). Открыл бактериолизины, возбудители холеры птиц. Обосновал значение дезинсекции для ликвидации сыпного и возвратного тифов. В 1888 году ученый издал книгу "О прививках против сибирской язвы".

Здровский (1890-1976 года), российский микробиолог, иммунолог и эпидемиолог, академик АМН. Исследования по проблемам тропических болезней, бруцеллеза и др. Под руководством Здродовского разработаны методы вакцинации против столбняка, дифтерии и др. инфекций. Автор книги "Учение о риккетсиях и риккетсиозах"

Смородинцев, российский вирусолог и иммунолог. Труды по этиологии и профилактике гриппа, энцефалитов и др. вирусных инфекций. Совместно с М. П. Чумаковым разработал и внедрил вакцину против полиомиелита.

Ермольева, российский микробиолог. Получила первые отечественные образцы антибиотиков - пенициллина, стрептомицина и др.; интерферона.

Жданов, российский вирусолог. Труды по вирусным инфекциям, молекулярной биологии и классификации вирусов, эволюции инфекционных болезней.

№ 3-4 Основные этапы развития микробиологии и иммунологии. Работы Л. Пастера, Р. Коха и их значение для развития ми­кробиологии и иммунологии.

Основные этапы развития микробиологии и имунологии.

Историю развития микробиологии можно разделить на пять этапов: эвристический, морфологический, физиологический, им­мунологический и молекулярно-генетический.

Пастер сделал ряд выдающихся от­крытий. За короткий период с 1857 по 1885 г. он доказал, что брожение (молочнокислое, спиртовое, уксуснокислое) не явля­ется химическим процессом, а его вызывают микроорганизмы; опроверг теорию самозарождения; открыл явление анаэробио­за, т.е. возможность жизни микроорганизмов в отсутствие кис­лорода; заложил основы дезинфекции, асептики и антисепти­ки; открыл способ предохранения от инфекционных болезней с помощью вакцинации.

Многие открытия Л. Пастера принесли человечеству огром­ную практическую пользу. Путем прогревания (пастеризации) были побеждены болезни пива и вина, молочнокислых продук­тов, вызываемые микроорганизмами; для предупреждения гной­ных осложнений ран введена антисептика; на основе принципов Л. Пастера разработаны многие вакцины для борьбы с инфекционными болезнями.

Однако значение трудов Л. Пастера выходит далеко за рамки только этих практических достижений. Л. Пастер вывел микро­биологию и иммунологию на принципиально новые позиции, показал роль микроорганизмов в жизни людей, экономике, про­мышленности, инфекционной патологии, заложил принципы, по которым развиваются микробиология и иммунология и в наше время.

Л. Пастер был, кроме того, выдающимся учителем и органи­затором науки.

Работы Л. Пастера по вакцинации открыли новый этап в раз­витии микробиологии, по праву получивший название имму­нологического.

Принцип аттенуации (ослабления) микроорганизмов с помо­щью пассажей через восприимчивое животное или при выдерживании микроорганизмов в неблагоприятных условиях (темпе­ратура, высушивание) позволил Л. Пастеру получить вакцины против бешенства, сибирской язвы, куриной холеры; этот прин­цип до настоящего времени используется при приготовлении вакцин. Следовательно, Л. Пастер является основоположником научной иммунологии, хотя и до него был известен метод пре­дупреждения оспы путем заражения людей коровьей оспой, разработанный английским врачом Э. Дженнером. Однако этот метод не был распространен на профилактику других болезней.

Роберт Кох. Физиологический период в развитии микробиологии связан также с именем немецкого ученого Роберта Коха, которому при­надлежит разработка методов получения чистых культур бактерий, окраски бактерий при микроскопии, микрофотографии. Известна также сформулированная Р. Кохом триада Коха, которой до сих пор пользуются при установлении возбудителя болезни.

№5

Систематика и номенклатура микробов

Микробы, или микроорганизмы (бактерии, грибы, простейшие, вирусы), систематизиро­ваны по их сходству, различиям и взаимо­отношениям между собой. Этим занимается специальная наука — систематика микроор­ганизмов. Систематика включает три части: классификацию, таксономию и идентифика­цию. В основу таксономии (от греч. taxis — рас­положение, порядок) микроорганизмов поло­жены их морфологические, физиологические, биохимические и молекулярно-биологические свойства. Различают следующие таксономи­ческие категории: царство, подцарство, отдел, класс, порядок, семейство, род, вид, подвид и др. В рамках той или иной таксономичес­кой категории выделяют таксоны — группы организмов, объединенные по определенным однородным свойствам. Названия микроор­ганизмов регламентируются Международным кодексом номенклатуры (зоологической, бота­нической, номенклатуры бактерий, вирусов).

Микроорганизмы представлены доклеточ-ными формами (вирусы — царство Vira) и клеточными формами (бактерии, архебакте-рии, грибы и простейшие). По новому высше­му уровню в иерархии классификации среди клеточных форм жизни различают 3 доме­на (или «империи»): «Bacteria», «Archaea» и «Eukarya»:

• домен «Bacteria» — прокариоты, пред­ставленные настоящими бактериями (эубак-териями);

• домен «Archaea» — прокариоты, пред­ставленные архебактериями;

• домен «Eukarya» — эукариоты, клетки которых имеют ядро с ядерной оболочкой и ядрышком, а цитоплазма состоит из высоко­организованных органелл — митохондрий, аппарата Гольджи и др. Домен «Eukarya» вклю­чает: царство Fungi (грибы); царство живот-

ных Animalia (включает простейшие — под­царство Protozoa); царство растений Plantae.

Домены включают царства, типы, классы, порядки, семейства, роды, виды. Одной из ос­новных таксономических категорий является вид {species). Вид — это совокупность особей, объединенных по близким свойствам, но от­личающихся от других представителей рода.

Совокупность однородных микроорганиз­мов, выделенных на питательной среде, ха­рактеризующихся сходными морфологичес­кими, тинкториальными (отношение к кра­сителям), культуральными, биохимическими и антигенными свойствами, называется чис­той культурой.

Чистая культура микроорганизмов, выделен­ных из определенного источника и отличаю­щихся от других представителей вида, называ­ется штаммом. Штамм — более узкое понятие, чем вид или подвид. Близким к понятию штам­ма является понятие клона. Клон представляет собой совокупность потомков, выращенных из единственной микробной клетки.

Для обозначения некоторых совокупностей микроорганизмов, отличающихся по тем или иным свойствам, употребляется суффикс var (разновидность) вместо ранее применявшегося type. Поэтому микроорганизмы в зависимости от характера различий обозначают как морфо-вары (отличие по морфологии), резистенто-вары (отличие по устойчивости, например, к антибиотикам), серовары (отличие по антиге­нам), фаговары (отличие по чувствительности к бактериофагам), биовары (отличие по био­логическим свойствам), хемовары (отличие по биохимическим свойствам) и т. д.

Для идентификации и типирования бакте­рий используют фенотипические, генотипи-ческие и филогенетические показатели (сущ­ность их описана в последующих главах).

ФЕНОТИПИЧЕСКИЕ: окраска по Граму, морфологические и культуральные свойс тва, биохимические реакции, хромогенные ферментативные реакции, использование ис­точников углевода, антибиотикограмма, бак-териоцинотипирование, фаготипирование, антигенные свойства, химический состав клеточной стенки (пептидогликан, миколо-вая кислота и др.), а также белков и липидов клетки.

ГЕНОТИПИЧЕСКИЕ: соотношение G+C, гибридизация ДНК, молекулярное зондиро­вание, плазмидный анализ, полиморфизм длины фрагментов рестрикции ДНК, рибо-типирование.

ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИЕ: анализ рРНК-пос-ледовательности, РНК-РНК-гибридизация, амплификация полиморфной ДНК с исполь­зованием производных праймеров, секвени-рование 16S и 23S рРНК.

№6

Микробы, как наиболее древняя форма жизни, в системе организмов представлены довольно широко. Они входят (наряду с другими организмами) в надцарство эукариотов, полностью составляют надцарство прокариотов и царство вирусов.

Прокариоты - это, как правило, одноклеточные организмы, бактерии, отличающиеся слабой морфологической дифференцировкой (доядерные); для них характерно:

• отсутствие окруженного мембраной ядра (носителем наследственности является нуклеоид - замкнутая в кольцо нить ДНК, единственная "бактериальная хромосома");

• отсутствие органелл (митохондрий, хлоропластов, комплекса Гольджи и др.);

• размножение бинарным амитотическим делением (надвое);

• особое строение и состав клеточной стенки, малые размеры рибосом, своеобразные фермен­ты белкового синтеза.

Прокариоты разделены на 35 групп: спирохеты, несколько групп собственно бактерий (на­пример, "грамположительные кокки", "спорообразующие грамположительные палочки и кокки", "грамотрицательные аэробные палочки и кокки" и др.), а также риккетсии и хламидии, микобактерии, микоплазмы. В основе деления прокариот на группы лежат: форма и строение клетки, отношение к окраске методом Грама, тип метаболизма и другие признаки. Внутри группы выделены более мелкие таксоны: порядок, семейство, род, вид (основной таксон). Название вида микроба, как правило, состоит из родового и видового названий. Например, один из возбудителей дизентерии носит название- Shigella sonnei.

Микроскопические эукариоты - это относительно более высоко организованные однокле­точные и многоклеточные организмы, имеющие сходство с клетками животных (простейшие) и растений (грибы). Для эукариот характерны:

• наличие истинного ядра, в котором находится набор линейных хромосом, распределяющих­ся в ходе митоза в дочерние клетки;

• различные органеллы (митохондрии, комплекс Гольджи, эндоплазматический ретикулум и др.);

• рибосомы большего размера, чем у прокариот;

• способность к эндоцитозу (захвату частиц и растворенных веществ).

Вирусы - это мельчайшие неклеточные организмы, которые можно противопоставить всем другим существам. Основные свойства вирусов:

• отсутствие клеточного строения;

• отсутствие собственных метаболических систем (у вирусных частиц - вирионов нет обмена с внешней средой);

• облигатный внутриклеточный паразитизм;

• наследственный материал (геном) представлен одним типом нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК).

№ 7 Принципы классификации прокариот.

Для бактерий ре­комендованы следующие таксономические категории: класс, отдел, порядок, семейство, род, вид. Название вида соответствует бинар­ной номенклатуре, т. е. состоит из двух слов. Например, возбудитель сифилиса пишется как Treponema pallidum. Первое слово — название рода и пишется с прописной буквы, второе слово обозначает вид и пишется со строчной буквы. При повторном упоминании вида родовое название сокращается до на­чальной буквы, например: Т. pallidum.

Бактерии относятся к прокариотам, т. е. доядерным организмам, поскольку у них имеется примитивное ядро без оболочки, ядрышка, гистонов, а в цитоплазме отсутс­твуют высокоорганизованные органеллы (митохондрии, аппарат Гольджи, лизосомы и др.).

Бактерии делят на 2 домена: «Bacteria» и «Archaea».

В домене «Bacteria» можно выделить следующие бактерии:

1) бактерии с тонкой клеточной стенкой, грамотрицательные;

2) бактерии с толстой клеточной стенкой, грамположительные;

3) бактерии без клеточной стенки (класс Mollicutes — микоплазмы)

Архебактерии не содержат пептидогликан в клеточной стенке. Они имеют особые рибосомы и рибосомные РНК (рРНК).

Среди тонкостенных грамотрицательных эубактерий различают:

• сферические формы, или кокки (гонококки, менингококки, вейлонеллы);

• извитые формы — спирохеты и спириллы;

• палочковидные формы, включая риккетсии.

К толстостенным грамположительным эубактериям относят:

• сферические формы, или кокки (стафилококки, стрептококки, пневмококки);

• палочковидные формы, а также актиномицеты (ветвящиеся, нитевидные бактерии), коринебактерии (булавовидные бак­терии), микобактерии и бифидобактерии.

Тонкостенные грамотрицательные бактерии: Менингококки, гонококки, Вейлонеллы, Палочки, Вибрионы, Кампилобактерии, Хеликобактерии, Спириллы, Спирохеты, Риккетсии, Хламидии.

Толстостенные грамположительные бактерии: Пневмококки, Стрептококки, Стафилококки, Палочки, Бациллы, Клостридии, Коринебактерии, Микобактерии, Бифидобактерии, Актиномицеты.

№8-13

• Световой микроскоп с иммерсионной системой

Для изучения микробов в микроскопе требуется увеличение примерно в 1000 раз. Поэтому используется микроскопы с иммерсионной системой ("иммерсио" - погружение) В состав иммер­сионной системы входит иммерсионный объектив (х⁹⁰) и иммерсионное масло, которым заполняют разрыв между изучаемый предметом и передней линзой иммерсионного объектива. Поскольку по­казатели преломления стекла и масла близки, это позволяет избежать потери световых лучей вследствие их отклонения, и, тем самым, создать оптимальную освещённость поля зрения. Необ­ходимость в концентрации светового пучка обусловлена также и чрезвычайно малым диаметром передней линзы иммерсионного объектива. При микроскопировании необходимо помнить, что объективы "сухой системы" не предназначены для погружения в масло, которое может привести их в негодность. Микроскопия с иммерсионной системой позволяет изучать убитые микробы в ок­рашенном состоянии (их форму, размеры, взаимное расположение, строение бактериальной клет­ки) и дифференцировать одни микробы от других.

Способность микробов окрашиваться различными методами называют тинкториальными свойствами.

В некоторых случаях (изучение морфологии грибов, простейших, других относительно круп­ных объектов в живом неокрашенном состоянии) используется световой микроскоп с затемнённым полем зрения (объективы х⁴⁰ или х⁸) Для микроскопии готовят препараты "раздавленная капля" или "висячая капля".

Измерение микробов.

Изучение морфологических признаков микробов (длина, ширина, форма) нередко проводят для определения их вида. Размеры клеточных микроорганизмов варьируют от долей микрометра (мкм, 10^-6м) до нескольких десятков микрометров. Мелкие клетки бактерий имеют размеры 1-2, крупные от 8 до 12 мкм и более. Для измерений используют окуляр-микрометр (встроенную в оку­ляр прозрачную линейку).

• Темнопольный микроскоп (ультрамикроскоп)

Особенностью этого микроскопа является наличие конденсора темного поля (параболоид-конденсатора), который концентрирует световой пучок и направляет его на исследуемый объект сбоку. Ввиду того, что прямые лучи отсекаются центральной диафрагмой конденсора, а косые лучи, выходящие по периферии диафрагмы, не попадают в объектив, ультрамикроскоп имеет темное поле зрения. При освещении косыми лучами живых и неживых частиц, в т.ч. микробов, часть от­раженных лучей попадает в объектив; при этом наблюдается яркое свечение частиц на темном фоне. Темнополъную микроскопию используют для изучения подвижности микробов, наблюдения очень тонких объектов (спирохет) в препарате "раздавленная капля".

• Фазово-контрастный микроскоп

Эта разновидность светового микроскопа позволяет изучать структуру живых неокрашенных микробов (прозрачных объектов). При прохождении света через неокрашенные микробные клетки, в отличие от окрашенных, амплитуда световых волн не меняется, а происходит лишь их изменение по фазе, что не улавливается глазом человека. Сдвиг по фазе происходит при прохождении участ­ков с большей оптической плотностью (рибосомы, нуклеоид). Специальные приспособления: фазовый конденсор и объективы с фазовыми кольцами позволяют преобразовать невидимые фазовые изменения в видимые амплитудные.

• Люминесцентный микроскоп

Принцип работы этого микроскопа основан на явлении люминесценции. Для получения изо­бражения объектов их обрабатывают флюорохромами, которые при возбуждающем облучении ко­ротковолновой частью спектра светятся цветами с большей длиной волны (зеленым, оранжевым и др.). В люминесцентном микроскопе изучают как живые, так и убитые микробы (с "сухой" или иммерсионной системами). Люминесцентная микроскопия позволяет получить контрастное цвет­ное изображение, обнаружить малое количество микробов, изучить их структуру и химический со­став, использовать метод иммунофлюоресценции.

• Электронный микроскоп

Этот прибор отличается от световых микроскопов значительно большей разрешающей спо­собностью (около 0,001 мкм) за счет использования вместо света пучка электронов, а вместо стек­лянных оптических - электромагнитных линз. В электронном микроскопе изучают вирусы, ультраструктуру убитых макроорганизмов.

Приготовление препарата для микроскопического исследования

Окраска по Граму.

1 этап - приготовление мазка.

Предметное стекло обжигают в пламени газовой горелки. Восковым карандашом отмечают пределы будущего мазка в виде окружности диаметром 1-2 см. и кладут стекло на стол. Прокален­ной петлёй наносят в середину кружка небольшую каплю стерильного изотонического раствора хлорида натрия (ИХН). Затем в эту каплю вносят небольшое количество культуры бактерий, тща­тельно эмульгируют и распределяют тонким слоем в пределах кружка. Мазки из бульонных куль­тур готовят без предварительного нанесения ИХН.

2 этап - высушивание.

Стекло оставляют на воздухе до исчезновения влаги.

3 этап - фиксация.

Фиксацию проводят для того, чтобы убить микробы, прикрепить их к стеклу, повысить их восприимчивость к красителям. Для фиксации предметное стекло (мазком вверх) трижды накла­дывают на пламя горелки на 2-3 секунды с интервалом 4-6 секунд. Мазки из гноя, крови, мокроты, отечной жидкости фиксируют погружением в фиксирующие жидкости (ацетон, смесь Никифоро­ва). Такая фиксация позволяет избежать грубых деформаций объекта исследования.

4 этап - окраска.

Различают простые и сложные (дифференцирующие) способы окраски. Простые способы по­зволяют судить о величине, форме, локализации и взаимном расположении клеток. Сложные спо­собы позволяют установить структуру микробов и часто их неодинаковое отношение к красите­лям. Примером простых способов может служить окраска фуксином (1-2 минуты), метиленовым синим или кристаллвиолетом (3-5 минут), а сложных - окраска по Граму, Романовскому-Гимзе, Циль-Нильсену.

Дифференцирующий метод Грама

После окраски этим методом одни бактерии, окрашиваются в темно-фиолетовый цвет (грамположительные, Гр+). другие - в бордово-красный (грамотрицательные, Гр-). Сущность этого способа окраски состоит в том, что Гр+ бактерии прочно фиксируют комплекс из генцианвиолета и йода, не обесцвечиваясь этанолом. Гр- бактерии после обесцвечивания докрашивают фуксином.

Гр + бактерии кокки	Гр - бактерии кокки
стафилококки, стрептококки; палочки (споро-образующие): бациллы, клостридии; палочки (неспорообразующие): коринебактерии, микобактерии, актиномицеты	нейссерии, вейллонеллы; палочки (неспорообразующие): энтеробактерии, вибрионы; извитые: спириллы, спирохеты, кампилобактерии.

Этапы окраски по Грамму

Этап окраски	Цвет
	Гр + бактерии	Гр - бактерии
Генцианвиолет (2 мин.)	фиолетовый	фиолетовый
Раствор Люголя (1 мин.) - закрепление окраски	фиолетовый	фиолетовый
Этанол + йод (30 сек.) - избират. обесцвечивание Гр- бактерий	фиолетовый	обесцвечивание
Фуксин (1 мин.), докрашивание Гр- бактерий	фиолетовый	бордовый
Промывание водой

Основные формы бактерий

Шаровидные0,5-1,0 мкм	Палочковидные Длина клеток варьирует от 1,0 до 10 мкм, толщина — от 0,5 до 2,0 мкм.	Извитые
микрококки (одиночные)	собственно бактерии	спириллы
диплококки (пары)	спорообразующие	спирохеты
стрептококки (цепочки)	(бациллы, клостридии)	кампилобактеры
тетракокки (4 клетки)	изогнутые палочки (вибрионы)
сарцины (тюки, пакеты)
стафилококки (гроздья)

№14-17

Структура бактериальной клетки обязательные (постоянные) структурные элементы

Обязательными структурными элементами бактерий являются: цитоплазма с нуклеоидом и рибосомами, цитогтазматическая мембрана (ЦПМ), клеточная стенка.

Цитоплазма прокариотов в отличие от эукариотов не содержит митохондрий и хлоропластов, аппарата Гольджи, лизосом, эндоплазматической сети. Нуклеоид выполняет в клетке бактерий функцию ядра, т.е. является носителем генетической информации, однако, в отличие от ядра эукариотической клетки, он не имеет ядерной мембраны, не делится митозом. Нуклеоид состоит из замкнутой в кольцо нити ДНК. В генетическом отношении ДНК нуклеоида является единственной бактериальной хромосомой. В связи с этим бактерии имеют гаплоидный набор генов, контроли­рующих все их жизненно важные функции. Органеллы цитоплазмы выявляются при электронной микроскопии.

Цитоплазматическая мембрана ограничивает снаружи цитоплазму и состоит из тонкого слоя фосфолипидов и белка. Функции ЦПМ: получение энергии в результате биологического окисле­ния, участие в питании посредством активного транспорта веществ, участие в биосинтезе веществ, делении клетки. В состав ЦПМ входят окислительные ферменты, пермеазы, различные биосинтетические ферменты. ЦПМ выявляют при электронной микроскопии.

Клеточная стенка у Гр+ бактерии, как правило, содержит многослойный пептидогликан, который придает клеточной стенке прочность.

Клеточная стенка определяет форму бактерий, служит для механической защиты, участвует в питании за счет диффузии и осмоса. У Гр- бактерий клеточная стенка представлена тонким слоем пептидогликана, покрытого наружной мембраной, в состав которой входят белки, фосфолипиды и липополисахариды (ЛПС). Наружная мембрана клеточной стенки патогенных микробов во многом определяет специфичность их взаимодействия с организмом хозяина и помогает в распознавании близкородственных микробов. По компонентам и структуре клеточной стенки, биохимическим ме­ханизмам ее синтеза бактерии коренным образом отличаются от животных и растений. Поэтому лекарственные препараты, специфически воздействующие, например, на бактериальные стенки, безвредны для высших организмов. Клеточную стенку бактерий выявляют при электронной мик­роскопии, специальным окрашиванием или в опыте плазмолиза.

Необязательные (непостоянные) структурные элементы.

К ним относят; капсулу, спору, включения, жгутики, пили.

Капсула представляет собой поверхностно расположенное слизистое образование, которое по химической природе чаще является полисахаридом. Капсула выполняет защитную функцию, пре­дохраняя клетку во внешней среде от высыхания и других неблагоприятных факторов, а в орга­низме хозяина - от фагоцитоза, бактериолизиса и других реакций, лекарственных препаратов. Бак­терии, образующие капсулу в организме и на питательных средах, называют капсульными (например, клебсиеллы пневмонии). Некоторые бактерии образуют макрокапсулу только в орга­низме (золотистый стафилококк, стрептококк пневмонии, палочка сибирской язвы, возбудитель чумы, туляремии и др.). Многие бактерии образуют микрокапсулу: возбудитель коклюша, пато­генные энтеробактерии и др. Капсулу выявляют методом Бурри-Гинса: бактерии смешивают с ка­плей туши, распределяют их по стеклу виде тонкого мазка и фиксируют. После окрашивания раз­веденным карболовым фуксином в световом микроскопе на серо-коричневом (тушевом) фоне препарата видны красные тела бактерий, окруженные бесцветными зонами капсул.

Споры являются формой существования, предназначенной для сохранения бактерий во внешней среде. В одной бактериальной клетке в течение 12-18 часов формируется 1 спора, которая при благоприятных условиях за 4-6 часов прорастает в I вегетативную клетку. Спорообразующими являются, как правило, Гр+ палочковидные бактерии: те, у которых диаметр споры не превышает поперечный размер клетки, называют бациллами, те, у которых диаметр больше - клостридиями. Устойчивость спор к неблагоприятным физико-химическим воздействиям связана с наличием мно­гослойной оболочки, повышенным содержанием липидов, ионов кальция, магния, вода в связан­ном состоянии. Жизнеспособность спор при обычных условиях может сохраняться в течение деся­тилетий и столетий. Для уничтожения спор применяют методы стерилизации (пар под давлением, горячий воздух и др.). Споры окрашиваются плохо. Для выявления используют сложные методы окраски (по Циль-Нильсону, Ожешке и др.)

Включения. В клетках прокариотов можно обнаружить включения (скопления полисахари­дов, липидов, полифосфатов, серы). У дифтерийной палочки и некоторых других бактерий в цито­плазме обнаруживаются зёрна волютина (полифосфаты), выполняющие функцию запасного веще­ства (источника фосфора и энергии). Включения и цитоплазма по-разному окрашиваются одними и теми же красителями. Например, при окраске уксусно-кислым генцианвиолетом цитоплазма у дифтерийной палочки окрашивается в бледно-фиолетовый цвет, а расположенные по полюсам зер­на волютина - в темно-фиолетовый. Обнаружение зерен волютина имеет диагностическое значение.

Жгутики - являются поверхностными придатками бактериальной клетки, состоят из белка флагеллина и выполняет функцию движения. Наиболее подвижки микробы с 1 жгутиком - монотрихи (холерный вибрион) менее подвижны микробы с пучком жгутиков на одном из полюсов - лофотрихи (синегнойная палочка) или имеющие жгутики на обоих полюсах - амфитрихи; наименее подвижны перитрихи, у которых жгутики расположены по бокам или по, всей поверхности (мно­гие энтеробактерии). В световом микроскопе жгутики не видны. Для их выявления используют прямые методы: электронную микроскопию или специальное окрашивание, позволяющие увели­чить размеры жгутиков, например, за счет наслоения солей тяжелых металлов. С целью косвенного выявления жгутиков изучают подвижность микробных клеток. Для этого готовят нативные препараты (раздавленная или висячая капля), которые микроскопируют в затемненном поле зрения, темнопольном или фазовоконтрастном микроскопах.

Пили также являются поверхностными придатками бактериальной клетки и представляют со­бой тончайшие нити (тоньше и короче жгутиков), состоят из белка пилина. Функцией пилей являются прикрепление к субстрату; они также способствуют контакту клетки - донора с клеткой - реципиентом при конъюгации. Наличие пилей у патогенных микробов во многом определяет их способность вызывать заболевание, т.к. они необходимы для осуществления адгезии (прилипания). Прямое выявление пилей возможно только при электронной микроскопии.

L-формы бактерий, их медицинское значение L-формы - это бактерии, полностью или частично лишенные клеточной стенки (протопласт +/- остаток клеточной стенки), поэтому имеют своеобразную морфологию в виде крупных и мелких сферических клеток. Способны к размножению.

Химический состав бактериальной клетки.

Основными веществами, входящими в ее состав являются: вода(свободная и связанная), нук­леиновые кислоты (ДНК и РНК), белки, углеводы, липиды и минеральные соли. Свободная вода, являясь универсальной дисперсионной средой, участвует в метаболизме, связанная вода - опреде­ляет устойчивость клетки к физическим факторам. Нуклеиновые кислоты являются носителями наследственной информации. Белки входят в состав различных структур бактериальной клетки, являются составной частью ферментов, токсинов, антигенов, определяют отношение к красителям, лекарственным и дезинфицирующим веществам. Углеводы являются источником энергии, и, наря­ду с белками, могут определять специфичность бактерий. Липиды определяют заряд клетки и про­ницаемость мембран, устойчивость к кислотам, щелочам, спиртам, а также токсичность микроба.

Формы бактерий

Различают несколько основных форм бак­терий (см. рис. 2.1) — кокковидные, палочко­видные, извитые и ветвящиеся, нитевидные формы бактерий.

Сферические формы, или кокки, — шаро­видные бактерии размером 0,5-1,0 мкм*, ко­торые по взаимному расположению делятся на микрококки, диплококки, стрептококки, тетракокки, сарцины и стафилококки.

• Микрококки (от греч. micros — малый) — отдельно расположенные клетки.

• Диплококки (от греч. diploos — двойной), или парные кокки, располагаются парами (пневмококк, гонококк, менингококк), так как клетки после деления не расходятся. Пневмококк (возбудитель пневмонии) име­ет с противоположных сторон ланцетовид­ную форму, а гонококк (возбудитель гонореи) и менингококк (возбудитель эпидемического менингита) имеют форму кофейных зерен, обращенных вогнутой поверхностью друг к другу.

• Стрептококки (от греч. streptos — цепоч­ка) — клетки округлой или вытянутой формы, составляющие цепочку вследствие деления клеток в одной плоскости и сохранения связи между ними в месте деления.

• Сарцины (от лат. sarcina — связка, тюк) рас­полагаются в виде пакетов из 8 и более кокков, так как они образуются при делении клетки в трех взаимно перпендикулярных плоскостях.

• Стафилококки (от греч. staphyle — виног­радная гроздь) — кокки, расположенные в виде грозди винограда в результате деления в разных плоскостях.

Палочковидные бактерии различаются по размерам, форме концов клетки и взаим­ному расположению клеток. Длина клеток варьирует от 1,0 до 10 мкм, толщина — от 0,5 до 2,0 мкм. Палочки могут быть правильной (кишечная палочка и др.) и неправильной (коринебактерии и др.) формы, в том числе ветвящиеся, например, у актиномицетов. К наиболее мелким палочковидным бактериям относятся риккетсии.

Концы палочек могут быть как бы обре­занными (сибиреязвенная бацилла), закруг­ленными (кишечная палочка), заостренны­ми (фузобактерии) или в виде утолщения. В последнем случае палочка похожа на булаву (коринебактерии дифтерии).

Слегка изогнутые палочки называются виб­рионами (холерный вибрион). Большинство па­лочковидных бактерий располагается беспоря­дочно, так как после деления клетки расходятся. Если после деления клетки остаются связанны ми общими фрагментами клеточной стенки и не расходятся, то они располагаются под углом друг к другу (коринебактерии дифтерии) или образуют цепочку (сибиреязвенная бацилла).

Извитые формы — спиралевидные бактерии, например спириллы, имеющие вид штопоро-образно извитых клеток. К патогенным спи­риллам относится возбудитель содоку (болезнь укуса крыс). К извитым также относятся кам-пилобактерии и хеликобактерии, имеющие из­гибы как у крыла летящей чайки; близки к ним и такие бактерии, как спирохеты. Спирохеты — тонкие, длинные, извитые

спиралевидной формы) бактерии, отличаю­щиеся от спирилл подвижностью, обуслов­ленной сгибательными изменениями клеток. Спирохеты состоят из наружной мембраны

клеточной стенки), окружающей протоплаз­матический цилиндр с цитоплазматической мембраной и аксиальной нитью (аксистиль). Ахсиальная нить находится под наружной мембраной клеточной стенки (в периплазме) и как бы закручивается вокруг протоплазма-тического цилиндра спирохеты, придавая ей винтообразную форму (первичные завитки спирохет). Аксиальная нить состоит из перип-лазматических фибрилл — аналогов жгутиков бактерий и представляет собой сократитель­ный белок флагеллин. Фибриллы прикрепле­ны к концам клетки (рис. 2.2) и направлены навстречу друг другу. Другой конец фибрилл свободен. Число и расположение фибрилл варьируют у разных видов. Фибриллы учас­твуют в передвижении спирохет, придавая клеткам вращательное, сгибательное и пос­тупательное движение. При этом спирохеты образуют петли, завитки, изгибы, которые названы вторичными завитками. Спирохеты

плохо воспринимают красители. Обычно их окрашивают по Романовскому—Гимзе или серебрением. В живом виде спирохеты ис­ ис­следуют с помощью фазово-контрастной или темнопольной микроскопии.

Спирохеты представлены 3 родами, пато­генными для человека: Treponema, Borrelia, Leptospira.

Трепонемы (род Treponema) имеют вид тон­ких штопорообразно закрученных нитей с 8—12 равномерными мелкими завитками. Вокруг протопласта трепонем расположе­ны 3—4 фибриллы (жгутики). В цитоплазме имеются цитоплазматические филаменты. Патогенными представителями являются Т. pallidum — возбудитель сифилиса, Т. pertenue — возбудитель тропической болезни — фрам-безии. Имеются и сапрофиты — обитатели полости рта человека, ила водоемов.

Боррелии (род Borrelia), в отличие от трепо­нем, более длинные, имеют по 3—8 крупных завитков и 7—20 фибрилл. К ним относятся воз­будитель возвратного тифа (В. recurrentis) и воз­будители болезни Лайма (В. burgdorferi и др.).

Лептоспиры (род Leptospira) имеют завитки неглубокие и частые — в виде закрученной веревки. Концы этих спирохет изогнуты на­подобие крючков с утолщениями на концах. Образуя вторичные завитки, они приобрета­ют вид букв S или С; имеют 2 осевые нити (жгутики). Патогенный представитель L. in­terrogans вызывает лептоспироз при попада­нии в организм с водой или пищей, приводя к развитию кровоизлияний и желтухи.

Риккетсии — мелкие, грамотрицательные палочковидные бактерии (0,3—2,0 мкм), об-лигатные (обязательные) внутриклеточные паразиты. Размножаются бинарным деле нием в цитоплазме, а некоторые — в яд­ре инфицированных клеток. Обитают в чле­нистоногих (вшах, блохах, клещах) которые являются их хозяевами или переносчиками. Свое название риккетсии получили по име­ни X. Т. Риккетса — американского ученого, впервые описавшего одного из возбудителей (пятнистая лихорадка Скалистых гор). Форма и размер риккетсии могут меняться (клетки неправильной формы, нитевидные) в зависи­мости от условий роста. Структура риккетсии не отличается от таковой грамотрицательных бактерий.

Риккетсии обладают независимым от клет­ки хозяина метаболизмом, однако, возможно, они получают от клетки хозяина макроэр-гические соединения для своего размноже­ния. В мазках и тканях их окрашивают по Романовскому—Гимзе, по Маккиавелло— Здродовскому (риккетсии красного цвета, а инфицированные клетки — синего).

У человека риккетсии вызывают эпиде­мический сыпной тиф (Rickettsia prowazekii), клещевой риккетсиоз (R. sibirica), пятнистую лихорадку Скалистых гор (R. rickettsii) и дру­гие риккетсиозы.

Хламидии — относятся к облигатным внут­риклеточным кокковидным грамотрицатель-ным (иногда грамвариабельным) бактериям. Хламидии размножаются только в живых клетках: их рассматривают как энергетичес­ких паразитов; они не синтезируют адено-зинтрифосфат (АТФ) и гуанозинтрифосфат (ГТФ). Вне клеток хламидии имеют сфери­ческую форму (0,3 мкм), метаболически неак­тивны и называются элементарными тельца­ми. В клеточной стенке элементарных телец имеется главный белок наружной мембраны и цистеиннасыщенный белок. Геном хламидии содержит в 4 раза меньше генетической ин­формации, чем геном кишечной палочки.

Элементарные тельца попадают в эпите­лиальную клетку путем эндоцитоза с форми­рованием внутриклеточной вакуоли. Внутри клеток они увеличиваются и превращаются в делящиеся ретикулярные тельца, образуя скопления в вакуолях (включения). Из ре­тикулярных телец образуются элементарные тельца, которые выходят из клеток путем эк-зоцитоза или лизиса клетки. Вышедшие из

клетки элементарные тельца вступают в но­вый цикл, инфицируя другие клетки (рис. 16.11.1). У человека хламидии вызывают по­ражения глаз (трахома, конъюнктивит), уро генитального тракта, легких и др.

Актиномицеты — ветвящиеся, нитевидные или палочковидные грамположительные бак­терии. Свое название (от греч. actis — луч, mykes — гриб) они получили в связи с обра­зованием в пораженных тканях друз — гранул из плотно переплетенных нитей в виде лучей, отходящих от центра и заканчивающихся кол-бовидными утолщениями. Актиномицеты, как и грибы, образуют мицелий — нитевид­ные переплетающиеся клетки (гифы). Они формируют субстратный мицелий, обра­зующийся в результате врастания клеток в питательную среду, и воздушный, растущий на поверхности среды. Актиномицеты могут делиться путем фрагментации мицелия на клетки, похожие на палочковидные и кокко-видные бактерии. На воздушных гифах акти-номицетов образуются споры, служащие для размножения. Споры актиномицетов обычно не термостойки.

Общую филогенетическую ветвь с актино-мицетами образуют так называемые нокарди-оподобные (нокардиоформные) актиномице­ты— собирательная группа палочковидных, неправильной формы бактерий. Их отдельные представители образуют ветвящиеся формы. К ним относят бактерии родов Corynebacterium, Mycobacterium, Nocardianjxp. Нокардиоподобные актиномицеты отличаются наличием в кле­точной стенке Сахаров арабинозы, галактозы, а также миколовых кислот и больших коли­честв жирных кислот. Миколовые кислоты и липиды клеточных стенок обуславливают кис-лотоустойчивость бактерий, в частности ми-кобактерий туберкулеза и лепры (при окраске по Цилю—Нельсену они имеют красный цвет, а некислотоустойчивые бактерии и элементы ткани, мокроты — синий цвет).

Патогенные актиномицеты вызывают акти-номикоз, нокардии — нокардиоз, микобакте-рии — туберкулез и лепру, коринебактерии — дифтерию. Сапрофитные формы актиноми­цетов и нокардиеподобных актиномицетов широко распространены в почве, многие из них являются продуцентами антибиотиков.

Микоплазмы — мелкие бактерии (0,15—1,0 мкм), окруженные только цитоплазматической мембра­ной. Они относятся к классу Mollicutes, содержат стеролы. Из-за отсутствия клеточной стенки мико­плазмы осмотически чувствительны. Имеют раз­нообразную форму: кокковидную, нитевидную, колбовидную. Эти формы видны при фазово-кон-трастной микроскопии чистых культур микоплазм. На плотной питательной среде микоплазмы обра­зуют колонии, напоминающие яичницу-глазунью: центральная непрозрачная часть, погруженная в среду, и просвечивающая периферия в виде круга.

Микоплазмы вызывают у человека атипич­ную пневмонию (Mycoplasma pneumoniae) и поражения мочеполового тракта (М. homi-nis и др.). Микоплазмы вызывают заболева­ния не только у животных, но и у растений. Достаточно широко распространены и непа­тогенные представители.

№18

• Действие физических факторов

Высушивание губительно действует на микробы, однако разные виды обладают различной чувствительностью. Холерный вибрион гибнет через 48 часов. Возбудитель туберкулёза - через 70 дней. Длительно сохраняются микробы в высохших плёнках из гноя, крови или мокроты (месяцы). Высушивание практически не действует на споры. В процессе высушивания клетка лишается во­ды, происходит инактивация ферментных систем, наступает гибель микроба. Высушивание при­меняют в медицине: в сухом виде хранят лекарственное сырьё, многие лекарства. Широко приме­няется лиофильная сушка - высушивание из замороженного состояния в вакууме. В этом случае вода переходит из кристаллического состояния в парообразное, минуя жидкую фазу, жизнеспособ­ность микробов сохраняется; срок годности живых вакцин и других иммунобиологических пре­паратов увеличивается до 1 года и более.

Температура ниже 0°С не оказывает губительного действия, однако микробы прекращают рост и размножение. Некоторые вирусы сохраняются при - 27С°С. В медицине лекарственное сы­рье, многие лекарственные и биологические препараты хранят при температуре от 0°С до + 10°С (температура бытового холодильника) Высокие температуры более губительны для микробов, однако разные виды могут обладать неодинаковой чувствительностью. Так, менингококки гибнут уже при комнатной температуре, возбудитель сифилиса - при +40°С, возбудитель дизентерии - при +60°С, бруцеллы - при 100°С. Споры бактерий погибают лишь через 2-5 часов кипячения.

№19

Лучистая энергия (ультрафиолет и ионизирующее излучение) непосредственно действует за нуклеиновые кислоты в клетке, вызывая смертельные мутации, или приводит к образованию сво­бодах радикалов, вызывающих инактивацию ферментных систем. Солнечный свет, особенно его коротковолновая часть спектра, оказывает выраженный бактерицидный эффект. УФЛ используют в медицине для обработки операционных, родильных домов и отделений, асептических помеще­ний аптек, в бактериологических лабораториях. Для этих целей устанавливают бактерицидные об­лучатели с длиной волны 260-300 ям. Ионизирующее излучение используют для стерилизации.

Ультразвук вызывает гибель микроорганизмов: в клетке образуются кавитационные полости с резкими перепадами разреженного и избыточного давления, что приводит к разрушению клетки. Этот метод используют для получения компонентов микробной клетки, обеззараживания некоторых жидких препаратов, питьевой воды, молока, соков.

№20,22

Стерилизация

Стерилизация - полное обеспложивание объектов, при котором уничтожаются все формы микроорганизмов (вегетативные и споры). Для стерилизации применяют физические и химические методы. Выбор метода определяется видом стерилизующего материала, который после стерилиза­ции должен сохранять свои основные свойства (форму, эластичность, активность и др.). Физиче­ские методы - действие высокой температуры, ионизирующего излучения, фильтрование через коллоидные фильтры.