Генетические рекомбинации. Трансформация. Трансдукция (неспецифическая и специфическая). Конъюгация.

ЛУЧШЕ В МЕТОДЕ ПРО ИЗМЕНЧИВОСТЬ

Генетическая рекомбинация — это взаимодействие между дву- мя ДНК, обладающими различными генотипами, которое приво- дит к образованию рекомбинантной ДНК, сочетающей гены обоих родителей.

Особенности рекомбинации у бактерий определяет отсутствие полового размножения и мейоза, в процессе которых у высших организмов происходят рекомбинация, гаплоидный набор генов. В процессе рекомбинации бактерии условно делятся на клетки- доноры, которые передают генетический материал, и клетки- реципиенты, которые воспринимают его. В клетку-реципиент проникает не вся, а только часть хромосомы клетки-донора, что приводит к формированию неполной зиготы — мерозиготы. В ре- зультате рекомбинации в мерозиготе образуется только один ре- комбинант, генотип которого представлен в основном генотипом реципиента, с включенным в него фрагментом хромосомы донора. Реципрокные рекомбинанты не образуются.

Конъюгация

Передача генетического материала от клетки-донора в клетку- репипиент путем непосредственного контакта клеток называется конъюгацией, которая впервые была обнаружена Дж. Ледербергом и Э. Тейтумом в 1946 г.

Необходимым условием для конъюгации является наличие в клетке-доноре трансмиссивной плазмиды. Трансмиссивные плаз- миды кодируют половые пили, образующие конъюгационную трубочку между клеткой-донором и клеткой-реципиентом, по которой плазмидная Д Н К передается в новую клетку. Механизм передачи плазмидной ДНКиз клетки в клетку заключается втом, что специальный белок знает определенную последовательность в Д Н К плазмиды

Затем цепь ДНК, с которой связан белок, переносится в клетку-реципиент, а неразорванная комплементарная цепь остается в клетке-доноре. Клеточный аппарат синтеза ДНК достраивает одиночные цепи и в доноре, и в реципиенте до двухцепочечной структуры. Белок,свя- занный с 5'-концом перенесенной цепи, способствует замыканию плазмиды в реципиентной клетке в кольцо.

Клетки- доноры, обладающие F-фактором, обозначаются как Р+-клетки, а клетки-реципиенты, не имеющие F-фактора, обозначаются как F - клетки. Если F-фактор находится в клетке-доноре в автономном состоянии, то в результате скрещивания F + x F " клетка-реципиент приобретает донорские свойства.

Вследствие направленности передачи генов конъюгация ис- пользуется для картирования генома бактерий и построения гене- тической карты.

Трансдукция

Трансдукцисй называют передачу бактериальной ДНК посред- ством бактериофага. Этот процесс был открыт в 1951 г. Н. Цин- дером и Дж. Ледербергом. В процессе репликации фага внутри бактерий (см. раздел 3.3) фрагмент бактериальной ДНК проникает в фаговую частицу и переносится в реципиентную бактерию во время фаговой инфекции. Существует два типа трансдукции: об- щая трансдукция — перенос бактериофагом сегмента любой части бактериальной хромосомы — происходит вследствие того, что в процессе фаговой инфекции бактериальная ДНК фрагментирует- ся, и фрагмент бактериальной ДНК того же размера, что и фаговая ДНК, проникает в фаговую головку, формируя дефектную фаго- вую частицу.

При инфицировании клетки-реципиента дефектной фаговой частицей ДНК клетки- донора «впрыскивается» в нее и рекомбинирует гомологичной ре- комбинацией с гомологичным участком хромосомы-реципиента с образованием стабильного рекомбинанта. Этим типом трансдук- ции обладают Р-фаги. Специфическая трансдукция наблюдается в том случае, когда фаговая ДНК интегрирует в бактериальную хромосому с образованием профага. В процессе исключения ДНК- фага из бактериальной хромосомы в результате случайного процес- са захватывается прилегающий к месту включения фаговой ДНК фрагмент бактериальной хромосомы, становясь дефектным фагом

Трансформация

Феномен трансформации впервые был описан в 1928 г. Ф. Гриф- фитсом, обнаружившим превращение бескапсульного R-штамма пневмококков ( Streptococcus pneumoniae ) в штамм, образующий капсулу S-формы.

В 1944 г. О. Эвери, К. Мак-Леод, М. Мак-Карти установили природу трансформирующего фактора, показав, что ДНК, экстра- гированная из инкапсулированных пневмококков, может транс- формировать некапсулированные пневмококки в инкапсулиро- ванную форму. Таким образом, было доказано, что именно ДНК является носителем генетической информации.

Процесс трансформации может самопроизвольно происходить в природе у некоторых видов бактерий, В. subtilis , И, influenzae , S . pneumoniae , когда ДНК, выделенная из погибших клеток, за- хватывается реципиентными клетками. Процесс трансформации зависит от компетентности клетки-реципиента и состояния до- норской трансформирующей ДНК. Компетентность — это способность бактериальной клетки поглощать ДНК. Она зависит от присутствия особых белков в клеточной мембране, обладающих специфическим аффинитетом к ДНК. Состояние компетентности у грамположительных бактерий связано с определенными фаза- ми кривой роста. Состояние компетенции у грамотрицательных бактерий приходится создавать искусственным путем, подвергая бактерии температурному или электрошоку.

Трансформирующей активностью обладает только двунитевая высокоспирализованная молекула ДНК. Это связано с тем, что в клетку-реципиент проникает только одна нить ДНК, тогда как другая — на клеточной мембране — подвергается деградации с вы- свобождением энергии, которая необходима для проникновения в клетку сохранившейся нити.

В настоящее время этот метод является основным методом ген- ной инженерии, используемым при конструировании рекомбинантных штаммов с заданным геномом

27.Дезинфекция. Основные группы дезинфицирующих и антисептических веществ, механизмы действия

ЛУЧШЕ В МЕТОДЕ М8 СТЕРИЛИЗАЦИЯ И ДЕЗИНФЕКЦИЯ

Дезинфекция (от лат. infectia — инфекция и франц. отрицатель- ной приставки des ) — комплекс мероприятий по уничтожению во внешней среде не всех, а только определенных возбудителей инфекционных заболеваний. Различают механический, физический и химический способы дезинфекции.

Механическийметод заключается в удалении микроорганизмов без их гибели путем встряхивания, выколачивания, влажной уборки и вентиляции помещений и т.д. Он не позволяет достигнуть полного обеззараживания обрабатываемых объектов, однако при- водит к значительному уменьшению числа патогенных микроор- ганизмов во внешней среде. К механическому методу относится и использование мембранных фильтров (см. раздел 4.3.2).

Физический метод предполагает воздействие на микроорганиз- мы физических агентов — высокой температуры, УФ-излучения.

Кипячение применяют для дезинфекции хирургических инстру- ментов, игл, резиновых трубок. Однако даже кипячение в течение 30 мин в специальных аппаратах-стерилизаторах не уничтожает споры и некоторые вирусы.

Пастеризация — это обеззараживание многих пищевых продук- тов (вино, пиво, соки), при этом достигается только частичная стерильность; споры микроорганизмов и ряд вирусов не уничто- жаются.

УФ-лучи применяют для дезинфекции воздуха в микробиоло- гических лабораториях, боксах, операционных. Ее проводят, как правило, ртутными бактерицидными лампами различной мощности

В микробиологической практике широкое применение нашли способы химической дезинфекиии рабочего места, отработанного патологического матери&аа, градуированных и пастеровских пипе- ток, стеклянных шпателей, стекол. 

Галогенсодержащие соединения. Хлорсодержащие вещества, та-

кие, как гипохлориты (соли натрия или калия хлорноватистой кислоты), органические соединения хлора (хлорамин, дихлорри- зоциануровая кислота), хлороформ и другие, оказывают выражен- ное антимикробное действие на большинство бактерий, вирусов и простейших. Антимикробный эффект растворов хлорсодержащих веществ связан с наличием активного хлора, который вступает во взаимодействие с белками микробов, вызывая их поврежде- ние. Хлорную известь обычно используют только для дезинфек- ции, хлорамин Б в виде 1—3% раствора — для дезинфекции, а более слабые растворы — в качестве антисептического вещества: 0,25—0,5% растворы для обработки рук медицинского персонала,

1,5—2% растворы для промывания инфицированных ран. Окислители. Механизм антимикробного действия окислителей связан с выделением атомарного кислорода, который оказывает на микроорганизмы сильное повреждающее действие. Пероксид водорода (3% раствор) обладает относительно слабым антими- кробным действием и используется в хирургической практике для обработки инфицированных ран в качестве антисептика. В более высокой концентрации пероксид водорода уничтожает практиче- ски все микроорганизмы и вирусы и может использоваться для

химической стерилизации. Поверхностно-активные вещества (ПАВ) — катионные, анион-

ные и амфолиты, их антимикробный эффект связан с изменени- ем проницаемости цитоплазматической мембраны и нарушением осмотического равновесия. ПАВ обладают выраженной активно- стью в отношении бактерий, грибов, вирусов и некоторых про- стейших.

Наибольшей антимикробной активностью обладают катионные вещества, из которых широкое применение получили четвертич- ные аммониевые соединения Они широко используются в качестве антисептиков (для обработки рук хирурга и операционного поля и др.) и дезинфек- тантов (для обработки помещений и предметов ухода за больными и др.).

Спирты. Чаще всего используются в медицине алифатические спирты (этанол и изопропанол) как антисептическое средство (70% спирт для обработки рук хирурга, 90—95% спирт для дезинфекции хирургических инструментов). Спирты вызывают коагуляцию бел- ков микробной клетки, однако грибы, вирусы и споры бактерий обладают к спиртам выраженной устойчивостью.

Альдегиды характеризуются дезинфицирующими, антисептиче- скими и химиотерапевтическими свойствами. Механизм бакте- рицидного действия связан с алкилированием амино-, сульфги- дрильных и карбоксильных групп белков. Формалин (40% водный раствор формальдегида) используют для обработки рук и стерили- зации инструментов (0,5—1% растворы), а также для дезинфекции белья, одежды и особенно обуви.

Фенолы. Механизм их антимикробной активности связан с денатурацией белков клеточной стенки. Одним из наиболее из- вестных препаратов этой группы является карболовая кислота (в настоящее время применяется крайне редко). При оценке антими- кробной активности новых антисептиков и дезинфектантов фенол используется в качестве эталона (фенольный коэффициент). Его применяют в виде 2—5% мыльно-карболовой смеси для дезинфек- ции одежды, выделений и предметов ухода за больным.

При испытании антимикробной активности дезинфектантов и

антисептиков используют стандартные тест-культуры микроорга- низмов (золотистый стафилококк, кишечная палочка, бациллы, микобактерии, грибы-трихофитоны и кандиды). Для определения вирулицидной активности применяют тест-вирусы гепатита А и полиомиелита.

28.Стерилизация. Методы стерилизации.  

Стерилизация (от лат. steritts — бесплодный) — освобождение от всего живого, полное уничтожение в материалах всех микроорганизмов и их спор. Различают физические, химические и меха- нические способы стерилизации.

Прокаливанием на пламени спиртовки стерилизуют металли- ческие инструменты, бактериологические петли, иглы, пинцеты, предметные стекла.

Стерилизация сухим жаром применяется для обеспложивания стеклянной посуды, пробирок, колб, чашек Петри и пипеток. Для этой цели используют сухожаровые шкафы (печи Пастера), в ко- торых необходимый эффект достигается при температуре 160 °С в течение 2 ч или при температуре выше 170 "С в течение 40 мин.

Принципиальные преимущества сухого жара заключаются в том, что при его применении не происходит коррозии металлов и инстру- ментов, не повреждаются стеклянные поверхности; он пригоден для стерилизации порошков и не содержащих воды нелетучих вязких веществ. К недостаткам данного метода относятся медленная пере- дача тепла и продолжительность стерилизации; при использовании сухого жара более высокие температуры (выше 170 °С) могут не- благоприятно действовать на некоторые металлы, а также вызывать обугливание и возгорание ватных пробок и бумаги.

При обработке сухим жаром микроорганизмы погибают в ре- зультате окисления внутриклеточных компонентов.

Стерилизация паром под давлением — один из наиболее эффек- тивных методов, основанный на сильном гидролизующем дей- ствии насыщенного пара. Паром под давлением стерилизуют раз- личные питательные среды (кроме содержащих нативные белки), жидкости, приборы, резиновые предметы, стеклянную посуду с резиновыми пробками. Для этой цели применяют паровые стери- лизаторы (автоклавы) с вертикальным или горизонтальным раз-

мещением котла. Большинство паровых стерилизаторов относится к гравитаци-

онным: пар движется в них сверху вниз под действием разности плотностей пара и воздуха.

Питательные среды, перевязочные материалы и белье стерили- зуют при 1 атм в течение 15 мин, питательные среды с углевода- ми — при 0,5 атм в течение 15 мин, патогенный материал обезза- раживают при 1,5—2 атм.

Контроль режима стерилизации осуществляется с помощью химических термотестов и искусственных биотестов. Химические термотесты представляют собой вещества, изменяющие свой цвет или физическое состояние при стерилизации и имеющие разную температуру плавления.

Стерилизация текучим паром (дробная стерилизация) — это обеспложивание объектов, разрушающихся при температуре выше 100 °С (питательные среды с аммиачными солями, молоко, жела- тин, картофель, некоторые углеводы). Обеспложивание проводят в паровом стерилизаторе при открытом спускном кране и неза- винченной крышке или в аппарате Коха по 15—30 мин в течение 3 дней подряд. При первой стерилизации погибают вегетативные формы микробов, некоторые споры при этом сохраняются и про- растают в вегетативные особи в процессе хранения питательных сред при комнатной температуре. Последующая стерилизация обе-

спечивает достаточно надежное обеспложивание объекта. Тиндализация — это стерилизация материалов, легко разрушаю- щихся при высокой температуре (сыворотки, витамины); стериль-

ность достигается повторным прогреванием объекта при 60 СС по 1 ч ежедневно в течение 5—6 дней подряд.

Лучевая стерилизация осуществляется либо с помощью у-излучения, либо с помощью ускоренных электронов, под влия- нием которых повреждаются нуклеиновые кислоты. Проводится в промышленных условиях для стерилизации одноразовых инстру-

ментов и белья, лекарственных препаратов. 

Химическая стерилизация предполагает использование токсич-

ных газов: окиси этилена, смеси ОБ (смесь оксида этилена и бро- мистого метила в весовом соотношении 1:2,5) и формальдегида.

Механические методы стерилизации. Фильтрование применяют в тех случаях, когда повышенная температура может резко повлиять на качество стерилизуемых материалов (питательные среды, сыворотки, антибиотики), а также для очистки бактериальных токсинов, фагов и различных продуктов жизнедеятельности бактерий. Как окончательный процесс оно менее надежно, чем стерилизация паром, из-за большой вероятности прохождения микроорганизмов через фильтры.

Фильтры задерживают микроорганизмы благодаря поровой структуре их материала. Существуют два основных типа фильтров — глубинные и мембранные.

29.Нормальная микрофлора тела человека, ее значение в физиологических процессах и роль  в патологии.  

Микрофлора тела человека играет чрезвычайно важную роль в поддержании его здоровья на оптимальном уровне. Нормальная микрофлора представляет собой совокупность множества микробиоценозов (сообществ микроорганизмов), характеризующихся определенным составом и занимающих тот или иной биотоп (кожу и слизистые оболочки) в организме человека и животных, сообщающийся с окружающей средой. Организм человека и его микрофлора находятся в состоянии динамического равновесия (эубиоза) и являются единой экологической системой.

Функции нормальной микрофлоры

• Создание колонизационной резистентности

 • Регуляция газового состава, редокс-потенциала кишечника и других полостей организма хозяина. 

• Продукция ферментов, участвующих в метаболизме белков, углеводов, липидов, а также улучшение пищеварения и усиление перистальтики кишечника. 

• Участие в водно-солевом обмене. 

• Участие в обеспечении эукариотических клеток энергией. 

• Детоксикация экзогенных и эндогенных субстратов и метаболитов преимущественно за счет гидролитических и восстановительных реакций. 

• Продукция биологически активных соединений (аминокислоты, пептиды, гормоны, жирные кислоты, витамины).

 • Иммуногенная функция.

 • Морфокинетическое действие (влияние на структуру слизистой оболочки кишечника, поддержание морфологического и функционального состояния желез, эпителиальных клеток). 

• Мутагенная или антимутагенная функция. 

• Участие в канцеролитических реакциях (способность индигенных представителей нормальной микрофлоры нейтрализовывать вещества, индуцирующие канцерогенез). 

Микрофлора кожи. Основные представители микрофлоры кожи:

коринеформные бактерии, плесневые грибы, спорообразующие аэ- робные палочки (бациллы), эпидермальные стафилококки, микро- кокки, стрептококки и дрожжеподобные грибы рода Malas - sezia .

Коринеформные бактерии представлены грамположительны- ми палочками, не образующими спор. Аэробные коринеформные бактерии рода Corynebacterium обнаруживаются в кожных склад- ках — подмышечных впадинах, промежности. Другие аэробные коринеформные бактерии представлены родом Brevibacterium . Они чаще всего встречаются на стопах ног. Анаэробные коринеформ- ные бактерии представлены прежде всего видомPropionibacterium acnes — на крыльях носа, головы, спины (сальные железы). На фоне гормональной перестройки они играют,значительную роль в возникновении юношеских acne vulgaris .

Микрофлора верхних дыхательных путей. В верхние дыхательные пути попадают пылевые частицы, нагруженные микроорганизма ми, большая часть которых задерживается и погибает в носо- и ротоглотке. Здесь растут бактероиды, коринеформные бактерии, •ч-мофильные палочки, лактобактерии, стафилококки, стрептокок- ки, нейссерии, пептококки, пептострептококки и др. На слизистых оболочках респираторного тракта больше всего микроорганизмов и области носоглотки до надгортанника. В носовых ходах микро- флора представлена коринебактсриями, постоянно присутствуют стафилококки (резидентные S . epidermidis ), встречаются также не- иатогенные нейссерии, гемофильные палочки.

Гортань, трахея, бронхи и альвеолы обычно стерильны.

Пищеварительный тракт. Качественный и количественный со- став различных отделов пищеварительного тракта неодинаков.

Рот. В полости рта обитают многочисленные микроорганизмы. ')гому способствуют остатки пищи во рту, благоприятная темпера- тура и щелочная реакция среды. Анаэробов больше, чем аэробов, и 10—100 раз. Здесь обитают разнообразные бактерии: бактерои- ды, превотеллы, порфиромонады, бифидобактерии, эубактерии, фузобактерии, лактобактерии, актиномицеты, гемофильные па- лочки, лептотрихии, нейссерии, спирохеты, стрептококки, ста- филококки, пептококки, пептострептококки, вейлонеллы и др. Анаэробы обнаруживаются прежде всего в карманах десен и зуб- ных бляшек.

Антимикробные компоненты слюны, особенно лизоцим, анти- микробные пептиды, антитела (секреторный IgA), подавляют ад- гезию посторонних микробов к эпителиоцитам. С другой стороны бактерии образуют полисахариды: S . sanguis и S . mutans преобра- зовывают сахарозу во внеклеточный полисахарид (глюканы, дек- страны), участвующие в адгезии к поверхности зубов.

Пищевод практически не содержит микроорганизмов.

Желудок. В желудке количество бактерий не превышает 103 КОЕ в 1 мл. Размножение микроорганизмов в желудке происходит медленно из-за кислого значения рН окружающей среды. Чаще всего встречаются лактобактерии, поскольку они устойчивы в кис- лой среде. Нередки и другие грамположительные бактерии: микро- кокки, стрептококки, бифидобактерии.

Тонкая кишка. Проксимальные отделы тонкой кишки содержат небольшое количество микроорганизмов — не превышает 103—105 КОЕ/мл. Чаще всего встречаются лактобактерии, стрептококки и актиномицеты. Это обусловлено, по-видимому, низким значением рН желудка, характером нормальной двигательной активности ки- шечника, антибактериальными свойствами желчи.

В дистальных отделах тонкой кишки количество микроорганиз- мов увеличивается, достигая 107—108 КОЕ/г, при этом качествен- ный состав сопоставим с таковым микрофлоры толстой кишки.

Толстая кишка. В дистальных отделах толстой кишки количество микроорганизмов достигает 10м—Ю12 КОЕ/г, а количество встре- чающихся видов достигает 500. Преобладающими микроорганиз- мами являются облигатные анаэробы, их содержание в этом отделе пищеварительного тракта превышает таковое аэробов в 1000 раз.

Облигатная микрофлора представлена в основном бифидобактериями, эубактериями, лактобактериями, бактероидами, фузобактериями, пропионобактериями, пептострептококками, пептококками, клостридиями, вейлонеллами. Все они высокочувствительны к действию кислорода.

Аэробные и факультативно анаэробные бактерии представлены энтеробактериями, энтерококками и стафилококками.

В пищеварительном тракте микроорганизмы локализуются на поверхности эпителиальных клеток, в глубоком слое мукозного геля крипт, в толще мукозного геля, покрывающего кишечный эпителий, в просвете кишечника и в бактериальной биопленке.

Микрофлора мочеполового тракта. Почки, мочеточники, моче- вой пузырь обычно стерильны.

В уретре встречаются коринеформные бактерии, эпидермаль- ный стафилококк, сапрофитные микобактерии (A/, smegmatis ), не- клостридиальные анаэробы (превотеллы, порфиромонады), энте- рококки.

Основными представителями микрофлоры влагалища у женщин репродуктивного возраста являются лактобактерии, их количество достигает 107—108 в 1 мл вагинального отделяемого. Колонизация влагалища лактобактериями обусловлена высоким уровнем эстро- генов у женщин детородного возраста. Эстрогены индуцируют на- копление в вагинальном эпителии гликогена, являющегося субстра- том для лактобактерии, и стимулируют образование рецепторов для лактобактерии на клетках вагинального эпителия.

Нормальная микрофлора влагалища включает бифидобакте- рии (встречаются редко), пептострептококки, пропионибактерии, превотеллы, бактероиды, порфиромонасы, коринеформные бак-

герии, коагулазоотрицательные стафилококки. Преобладающими микроорганизмами являются анаэробные бактерии, соотношение анаэробы/аэробы составляет 10/1.

Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 621; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 678 9 10 11 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!