Особенности морфологии грибов родов Трихофитон, Микроспорон.

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 14Следующая ⇒

Грибы родов Trichophyton, Microsporum относятся также к классу Moniliales – несовершенным грибам, не имеющих половых форм размножения. Они являются возбудителями дерматомикозов, соответственно – стригущего лишая и фавуса (парши – особой формы трихофитии у птиц, реже млекопитающих), микроспории у животных.

Морфология этих грибов неодинакова в культурах и патологическом материале, что следует иметь в виду при макроскопическом исследовании.

В патологическом материале дерматомицеты родов Трихофитон и Микроспорум представлены прямым, разветвленным, септированным мицелием, который часто распадается на отдельные фрагменты, микроконидиями (круглые или овальные одноклеточные споры – 3-8 мкм), которые располагаются на волосе или внутри него, нередко образующие чехол у основания волоса. Следует отметить, что споры трихофитона располагаются вдоль волоса правильными рядами, а споры микроспорум – беспорядочно в виде густой мозаики.

При культивировании на питательных средах дерматомицеты образуют хорошо развитый мицелий различной конфигурации: разветвление мицелия в виде рогов северного оленя, ракеты, гребешковые органы и др. Обнаруживаются также микроконидии, артроспоры, хламидоспоры, а также макроконидии, одиночные или пучками, расположенные на концах мицелия, чего не наблюдается при паразитировании грибов на животных тканях.

Морфологию плесневых грибов изучают в культуре, выращиваемой в основном на агаре Сабуро в чашках Петри, или в окрашенных и неокрашенных препаратах. Для препаратов используют соскобы со стеблей растений и зерен или патологический материал.

Лекція №5

Генетика микроорганизмов

1. Генетика микроорганизмов и ее практическое значение.

2. Строение и функции генетического аппарата бактерий. Передача генетической информации.

3. Понятие о наследственности и изменчивости микроорганизмов.

4. Фенотипическая (ненаследуемая) изменчивость.

5. Генотипическая (наследуемая) изменчивость.

Литература:

1. “Общая микробиология и иммунология” под редакцией П.А.Красочко, А.А.Гласкович, Изд-во “Пион”, 2002

2. Г.Шлегель “Общая микробиоология”, М., “Мир”, 1987

1. Генетика в микробиологии – наука о наследственности и

изменчивости микробов. Целью генетики является изучение передачи наследственных признаков от поколения к поколению и закономерностей их наследования. В генетике высших организмов изучаются особи, в генетике микроорганизмов изучают не отдельные клетки, а в целом культуры, клоны.

Генетика микроорганизмов имеет большое практическое значение. Изменчивость микроорганизмов принимают во внимание при лабораторной диагностике, специфической профилактике и лечении инфекционных болезней. Так, специфическую профилактику с использованием вакцин осуществляют после определения вида, сероварианта микроба-возбудителя и установления его антигенных свойств (использование вакцины, приготовленной из культуры, отличающейся от возбудителя по антигенным свойствам, обусловливает отрицательные результаты). Лечебные мероприятия с применением антибиотиков проводятся после определения чувствительности к ним микроорганизмов. Возможность изменчивости учитывают при длительном хранении ценных микробных культур (применение лиофильного высушивания позволяет предупредить изменение биологических признаков у микробов).

Направленная изменчивость позволяет получить полезные штаммы, формы, варианты микробов, которые используются для получения антибиотиков, витаминов, ферментов, гомонов и других ценных лекарственных и пищевых продуктов. Большие перспективы в этом отношении открывает генная инженерия, которая разрабатывает методы получения новых рекомбинантных молекул ДНК с заданной генетической информацией, способов их переноса в клетки прокариотов и эукариотов и изучает поведение их в реципиентной клетке. Так, например, в настоящее время из организма человека выделены гены, синтезирующие инсулин и интерферон, и перенесены в геном Е. coli. Эти штаммы стали вырабатывать белковые вещества инсулин и интерферон. Получены синтетические вакцины против вирусов гриппа, ящура, гепатита и против дифтерийного токсина.

Если в будущем удастся успешно разрешить проблему более или менее свободной манипуляции с генами, перед нами открываются фантастические перспективы лечения доселе неизлечимых наследственных заболеваний, преодолевание барьера несовместимости тканей, ограничивающую пересадку органов, усовершенствование живых вакцин, преодоление лекарственной резистентности возбудителей инфекционных болезней, повышение активности микроорганизмов – продуцентов антибиотиков, аминокислот и других биологически важных веществ.

2. Основной генетической структурой микробной клетки является хромосома, представляющая собой двунитевую молекулу ДНК в виде спирали, замкнутой в кольцо. Она является носителем генетической информации. РНК имеет преимущественное отношение к биосинтезу белка и входит в состав всех частей клетки, причем 80-85% которой приходится на рибосомы. Нуклеиновые кислоты близки по структуре и тесно взаимосвязаны в репродуктивном процессе.

Обычно бактерии гаплоидны, т.е. содержат одну хромосому размером 1 мм. В определенные же периоды, например в стадии размножения, количество их увеличивается благодаря редупликации и отсутствию синхронности скоростей роста клетки и ее деления. Каждая нить (цепь) молекулы ДНК состоит из звеньев – нуклеотидов, соединенных фосфорными группами. В состав нуклеотида входит одно из азотистых оснований (аденин, гуанин, тимин, цитозин), дезоксирибоза и фосфорная кислота. Для ДНК бактерий различных видов характерен определенный порядок расположения нуклеотидов, отличающихся азотистыми основаниями. Приблизительно 1500 нуклеотидов составляет ген средней величины. Таким образом, ген – это участок хромосомы. Хромосома состоит из сотен генов и тысяч нуклеотидов. Гены, как хромосомные детерминанты микробной клетки, оказывают влияние (программируют) на проявление и развитие определенных биологических признаков. Полный набор генов определяющих все свойства микроорганизма называют геномом. В целом в хромосоме заложен код (шифр), программирующий их метаболизм, который определяется последовательностью чередования четырех оснований ДНК.

Процесс синтеза белка, закодированного в молекуле ДНК, осуществляется в несколько этапов и требует участия трех типов РНК: информационной (матричной), транспортной и рибосомальной.

Информационная РНК образуется при помощи специфического фермента РНК-полимеразы на матрице молекулы ДНК, копируя (воспроизводя) генетическую информацию и РНК направляется к рибосомам, где расшифровывается генетическая информация, заложенная в ДНК, сборка и активирование специфических белковых молекул.

Процесс биосинтеза белка разделяется на два этапа: первый ДНК – мРНК – называется транскрипцией (переписыванием); второй мРНК – белок – трансляцией (переводом).

Более подробно на строении генетического аппарата и передаче генетической информации я не буду останавливаться т.к. эти вопросы вы более подробно рассматривали по курсу генетики.

Помимо основной, ядерной хромосомы, у некоторых бактерий имеются дополнительные, внехромосомные детерминанты наследственности – плазмиды, представляющие собой замкнутую молекулу двухспиральной ДНК, способную к самоподдержанию и воспроизводству. Плазмиды локализуются в цитоплазме клетки (в свободном состоянии) или в состоянии интеграции с хромосомой. В последнем случае их называют эписомами (epi – на, soma – тело). У бактерий обнаружено большое разнообразие плазмид, общим свойством которых является то, что они придают клетке дополнительные, не обязательные для нее функции, но чаще всего выгодные. Наиболее изученными являются:

1. фактор F – обусловливает конъюгацию у бактерий

2. фактор R – контролирующий лекарственную устойчивость у бактерий

3. факторы Col – обуславливающие образование бактериоцинов (антибиотиков)

4. плазмиды Ent и Hly, обеспечивающие соответственно синтез энтеротоксина и гемолизина.

5. плазмиды, контралирующие синтез поверхностных антигенов (К88, К99)

Генетический аппарат бактериальной клетки выполняет следующие

функции:

1. ответственен за проявление инфекционных и других биологических свойств;

2. обеспечивает передачу биологических свойств по наследству;

3. участвует в процессах изменчивости бактерий;

4. программирует синтез бактериального белка с определенными свойствами (антигенными и др.)

5. способствует сохранению индивидуальности вида (генетический аппарат достаточно стабилен, и это позволяет сохранить главные, присущие виду биологические свойства.В природе часто возникают новые штаммы, формы, варианты, но редко – виды бактерий);

3.Сохранение специфических свойств, т.е. постоянство признаков в

ряду поколений, называют наследственностью. Все видовые признаки и свойства закодированы, как мы отмечали, в генетическом материале клетки и определяются генотипом. Генотип - совокупность наследственных задатков (генов) микроорганизма, которые находятся в клеточном ядре и именно ДНК у микроорганизмов служит материальным носителем наследственной информации. Различают истинный генотип и плазмотип. Истинный генотип – совокупность генов, сосредоточенных в хромосоме, плазмотип – совокупность внехромосомных генов (плазмид).

Если генотипом называют совокупность наследственных задатков клетки, то ему противопоставляют понятие фенотип – совокупность всех внешних признаков и свойств микроорганизма, доступных наблюдению.

Микробы, как и все живые существа, способны к изменчивости и могут в процессе размножения передавать приобретенные свойства потомству. Под изменчивостью микроорганизмов принято понимать способность клеток изменять видовые признаки и свойства. Благодаря этому в природе наблюдается огромное разнообразие видов как среди сапрофитов, так и среди патогенных микробов. Изменчивость микроорганизмов зависит от состояния генетического аппарата и условий окружающей среды.

Различают изменчивость генотипическую (наследуемую), связанную с изменением наследственной основы клетки, ее генотипа и фенотипическую (ненаследуемую), возникающую в результате неоднородности условий развития особей одного поколения (генерации) и приводящую к изменению фенотипа, без изменения генотипа.

4. Фенотипическая изменчивость имеет значение для отдельных индивидуумов, генерации, популяции (генерация, популяция – группа клеток одного вида, находящаяся в определенных условиях среды), но не для вида бактерий в целом.

Фенотипические различия между организмами, одинаковыми по генотипу, называются модификациями. Эта форма изменчивости рано или поздно утрачивается и микроб вновь приобретает фенотип исходной культуры. Модификации, как правила, существуют до тех пор, пока действует вызвавший их специфический фактор (например, возбудитель сиб.язвы не образует спор при 42,5⁰ С, но приобретает эту способность при 37⁰ С); они не передаются потомкам и не наследуются ими, хотя и могут сохраняться длительное время. Это адаптивная реакция на внешние раздражители. Следовательно, роль фенотипических изменений сводится к обеспечению выживаемости микробных популяций в изменившихся условиях среды.

Модификации возникают под влиянием химических, физических (Т⁰ , влажность, радиация, действие магнитных полей), биологических (желчь, антитела, химиопрепараты) факторов. Фенотипические изменения выражаются в изменении форм и размера бактерий, биохимической активности, культуральных и биологических свойств. Например, при добавлении стрептомицина к питательной среде клетки сальмонелл значительно удлиняются. При длительном росте бактерий в одной и той же среде возникает полиморфизм, обусловленный влиянием накопившихся в ней продуктов жизнедеятельности (так, у палочковидных появляются коккообразные, нитевидной формы, различной длины и формы палочки). В ходе пересевов микробных культур они теряют свои патогенные свойства, что необходимо учитывать в ходе бактериологических исследований.

Одной из форм культуральной изменчивости является феномен диссоциации (dissociatio – расщепление), при котором в однородной популяции появляются различные по биологическим свойствам особи микробов, образующие на питательной среде несколько типов колоний.

Большинство бактерий в норме образует колонии S – (от англ. smooth – гладкий), реже R – (от англ. rough – шероховатый) типа (B.Anthracis).Колонии S – типа обычно круглые, блестящие, влажные, прозрачные, с ровным краем; колонии R-типа обладают неправильной формой, сухие, шероховатые, непрозрачные.

В диссоциирующей культуре встречаются как S-, так и R – колонии. Кроме того, бывают М-слизистые (от англ. mucoid – слизеподобный), D – карликовые (от англ. dwarf – карлик) и др.

Микробные клетки, находящиеся в составе S- и R- колоний, отличиются некоторыми биологическими свойствами:

1. Культура, которой свойственны колонии R-типа менее патогенна (за исключением некоторых видов – возбудителей туберкулеза, сиб.язвы) по сравнению с культурой, образующей колонии S- типа.

2. При росте на искусственных питательных средах (в пробирках с МПБ) колонии S-типа вызывают помутнение, R-типа – образование осадка.

3. Колонии S-типа – высокоактивны в биохимическом отношении, в отличие от R-типа.

4. У капсульных видов S-типа хорошо выражена капсула, у R-типа капсула может отсутствовать.

5. Бактерии S-типа в отличие от R-типа более полноценны в антигенном отношении, более чувствительны к специфическому бактериофагу, менее активно фагоцитируются микро- и макрофагами.

5. Изменчивость, при которой смена фенотипа микроба связана с

предшествующим структурным изменением в генотипе, называется генотипической. Она передается по наследству и сравнительно редко реверсирует в фенотип, характерный для исходного вида или разновидности.

Наследственная изменчивость подразделяется на мутационную и рекомбинационную. Эти формы изменчивости играют важную роль в эволюции микробов, обусловливают формирование новых видов и вариантов.

Под мутацией (mutatio – изменение) понимают внезапные, скачкообразные изменения наследственных свойств. Различают спонтанные и индуцированные мутации. Спонтанные мутации являются следствием ошибок в репликации и репарации (репарация – восстановление целостности ДНК) ДНК, воздействия химических и физических факторов. Индуцированные (направленные) мутации появляются в результате обработки микроорганизмов специальными мутагенами (химическими веществами – азотистая кислота, гидроксиламин, азотистый или серный иприт и др.; физическими – температурой, ультрофиолетовым и ионизирующим излучениями и др. Это делается в целях получения вакцинных штаммов некоторых микроорганизмов – продуцентов антибиотиков и других веществ, использующихся в медицине, ветеринарии, промышленности и сельском хозяйстве. Появление в природе лекарственно- и антибиотикоустойчивых форм, а также L-форм патогенных бактерий – следствие мутаций. Указанные бактерии и особенно L-формы приобрели ряд новых свойств и иногда существенно отличаются от типовых представителей вида, что затрудняет их идентификацию и выявление возбудителя инфекционной болезни.

В основе механизма действия мутагенов лежит их прямое или косвенное влияние на ДНК или на ее предшественников – основания.

Рекомбинация (гибридизация) – это также химическое необратимое изменение генетического материала бактерий, наступающее в результате обмена частями хромосом (генами) или генов (реконами) с бактериями другого вида, штамма. В результате формируются хромосомы с новым составом генов. Рекомбинация наступает в ассоциациях бактерий. При этом в процесс вовлекается генетический аппарат не менее двух разных видов или штаммов микроорганизмов одного вида.

У бактерий различают три способа обмена генетическим материалом – путем трансформации, трансдукции и конъюгации.

Трансформация – процесс гибридизации бактерий, при котором осуществляется перенос участков (не более 5% от всего генома) ДНК от клетки-донора в клетку-реципиент. В последней в результате рекомбинации изменяется специфическая последовательность генома. При этом ДНК ее выступает как трансформирующий агент без каких-либо живых посредников. Трансформация часто происходит вследствие усвоения бактериями ДНК из питательной среды, содержащей убитую культуру либо экстракт микроорганизмов иного вида или штамма. Трансформацией переносятся гены, контролирующие синтез капсульного вещества, устойчивость к антибиотикам и многие другие свойства.

Трансдукция – передача ДНК от клетки-донора клетке-реципиенту при участии бактериофагов. Трансдуцирующими свойствами обладают в основном умеренные фаги. Размножаясь в бактериальной клетке, фаги включают в состав своей ДНК часть бактериальной ДНК и передают ее после проникновения клетке-реципиенту.

Конъюгация – процесс гибридизации, осуществляющийся путем передачи генетического материала через половые ворсинки (секс-пили). Способность бактериальной клетки конъюгировать связана с наличием в ней полового фактора F (фактор фертильности)- плазмиды. Реципиенты F^- не имеют таковой. При контакте клетки-доноры F⁺ передают бактерии-реципиенту плазмиду F в виде цельной структуры, не теряя при этом своей донорской способности и клетки-реципиенты становятся способными к конъюгации. Среди популяции клеток-доноров есть бактерии, которые могут при конъюгации передавать и фрагменты бактериальной хромосомы (набл.в случае когда плазмида F находится в интегрированном состоянии с хромосомой). СоотношенииF⁺ и F^- - клеток в популяции примерно равно 1:1х10⁵.

Конъюгация является одним из главных поставщиков измененных форм и важным фактором эволюции бактерий. В отличие от полового процесса у эукариотов конъюгация бактерий возможна между особями относящимися к разным видам и родам, например, между эшерихиями и сальмонеллами, сальмонеллами и шигеллами.

Трансформация – от лат.transrormo - превращать, преобразовывать

Трансдукция –от лат.tramsductio – перенос

Конъюгация– от лат. comjugatio - объединение

Лекція №6

Физиология микроорганизмов

1. Химический состав микроорганизмов.

2. Метаболизм микроорганизмов.

3. Рост и размножение микроорганизмов.

4. Ферменты микроорганизмов.

5. Принципы культивирования микроорганизмов.

Физиология микроорганизмов рассматривает химический состав,

процессы питания, дыхания, роста и размножения микробов.

1. Микроорганизмы, так же как высшие растения и животные, имеют сложное химическое строение. Основная составная часть бактериальной клетки – 70-85% вода. С участием воды осуществляется биохимические и физиологические процессы в клетке. Уменьшение ее ведет к замедлению жизнедеятельности (анабиоз), а высушивание - даже к гибели вегетативных форм. Больше воды содержат молодые формы и меньше – зрелые. Часть воды находится в свободном состоянии, а часть в связанном. Связанная вода входит в состав молекул белков, углеводов, жиров и других соединений. Свободная вода служит средой, в которой происходит движение ионов и электрических зарядов.

Сухого вещества в микробах в среднем 15-30%, в нем содержатся органогены, входящие в состав органических веществ, и зольные элементы. Органические вещества представлены белками, углеводами, липидами и липоидами. В их состав входят: углерод (45-55%), кислород (30%), азот (12%), водород (6-8%), содержание которых достигает 90-97% сухого вещества.

Белки – это высокомолекулярные биологические полимерные соединения, составляющие 50-80% сухого вещества микробной клетки. Роль белков в жизни микроба важна и разнообразна:

- основной структурный материал всех клеточных мембран

- отвечают за наследственность

- обусловливают антигенность

- выполняют каталитическую, двигательную, транспортную, защитную, гормональную, запасную и др. функции.

Различают простые белки или протеины, и сложные, или протеиды.

Протеины (альбумины, глобулины, гистоны и др.) при гидролизе распадаются на аминокислоты. Протеиды – соединения простых белков (протеинов) с небелковыми группами, нуклеиновыми кислотами, полисахаридами, жироподобными и другими веществами. Отсюда различают нуклеопротеиды, гликопротеиды, липопротеиды и другие.

Углеводы в микробной клетке представлены многоатомными спиртами, моно- и полисахаридами. В бактериях их содержится 1-18% от сухого вещества. Углеводы выполняют в основном энергетическую роль.

Липиды – истинные жиры, липоиды – жироподобные вещества. Их количество может колебаться от 3 до 40% (у риккетсий, дрожжей, грибов, микобактерий). Бактериальные липиды состоят из свободных жирных кислот, нейтральных жиров, восков и фосфолипидов. В микробной клетке липиды распределены неравномерно, их больше содержится в поверхностных слоях цитоплазмы и оболочке клетки. Липиды играют роль резервных веществ, могут быть использованы для синтеза белков, повышают устойчивость микробов к кислотам и др. веществам (напр. кислотоустойчивость микобактерий).

Зольные элементы – минеральные вещества, составляют от 3 до 10% сухого вещества микроорганизмов. В большом количестве встречаются: фосфор, кальций, калий, натрий, сера, магний, железо, хлор, а также микроэлементы (цинк, медь, кобальт, марганец, бор и др.). Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот, липидов, фосфолипидов; сера содержится в аминокислотах; железо является необходимым элементом для осуществления процессов дыхания и энергетического обмена; магний обеспечивает активность ряда ферментов.

Микроэлементы стимулируют процессы роста и размножения, входят в состав ферментов, витаминов и др. компонентов микробной клетки.

Химический состав спирохет, актиномицетов, микоплазм, риккетсий, микроскопических грибов в основном сходен с бактериями.

2. Все реакции жизнеобеспечения, происходящие в микробной клетке и катализируемые ферментами, составляет обмен веществ или метаболизм. Обмен веществ микроорганизмов включает два взаимосвязанных процесса:ассимиляцию (анаболизм) и диссимиляцию (катаболизм). Ассимиляция – это преимущественно конструктивный обмен веществ, диссимиляция – энергетический обмен. С ассимиляцией связываются представления о питании, а с диссимиляцией – о дыхании микроорганизмов, как основных функциях их жизнедеятельности.

Питание микроорганизмов. Микробы нуждаются в самых разнообразных веществах, которые используют для построения структурных элементов клетки и как источник энергии. Поступление питательных веществ в бактериальную клетку происходит через оболочку. В процессе питания она играет роль сита. Главное значение имеет ЦПМ. Питательные вещества поступают в микробную клетку разными способами:

1. путем простой диффузии некоторых веществ, образующих истинные растворы;

2. путем облегченной диффузии, которая протекает при помощи белков-переносчиков;

3. путем активного транспорта веществ, осуществляемого пермеазами.

Самым необходимым химическим элементом для бактерий является

углерод, поскольку он служит каркасом биомолекул. В зависимости от источника получения углерода бактерии подразделяются на две группы:

1. лито- или аутотрофы, усваивающие углерод из минеральных соединений;

2. органо- или гетеротрофы, получающие углерод из органических соединений. При этом гетеротрофы делятся на сапрофиты (метатрофы), живут за счет использования мертвых субстратов; и паразиты (паратрофы), живущие на поверхности или внутри организма хозяина и питающиеся за его счет.

Другие органогены (азот, водород, кислород) микроорганизмы

получают из аммиака, аминокислот, нитратов и нитритов, воды и даже из атмосферы.

Дыхание микроорганизмов. Обмен веществ в микробной клетке постоянно сопряжен с энергетическим обменом, который осуществляется через дыхание и брожение. Под дыханием микробов понимают метаболический процесс с образованием АТФ (аденозинтрифосфата), в течение которого одни соединения окисляются, отдавая электроны, а другие восстанавливаются, принимая их. При этом в качестве доноров электроном могут служить как органические, так и неорганические соединения, тогда как акцепторами электронов являются только неорганические соединения. Микроорганизмы способные использовать в качестве доноров неорганические соединения (H₂S, NH_3,Fe⁺⁺, CO₂ и др), называются литотрофными, а использующих органические соединения – органотрофными. Если конечным акцептором электронов служит молекулярный кислород, дыхание называется аэробным, если сульфаты, нитраты или карбонаты – анаэробным. Энергетические процессы, при которых органические соединения служат одновременно и донорами и акцепторами электронов, называется брожением.

Типы биологического окисления. С биохимической точки зрения окисление субстрата микроорганизмами достигается по типу прямого окисления и непрямого окисления (или дегидрогенирования).

Прямое окисление – осуществляется с помощью оксидаз путем непосредственного окисления вещества кислородом воздуха или же путем дегидрогенирования – отнятия от субстрата водорода, точнее его электрона.

Непрямое окисление – путем дегидрогенирования, сопровождается одновременным переносом двух электронов, причем от субстрата отщепляются два протона (Н⁺). Аэробное дегидрогенирование происходит в присутствии кислорода, акцептором водорода является кислород (в результате чего в зависимости от набора ферментов образуется Н₂О или Н₂О₂). Анаэробное дегидрогенирование осуществляется в отсутствии молекулярного кислорода. Акцепторами водорода являются нитраты, сульфаты и карбонаты, которые превращаются при этом в более восстановленные соединения – аммиак, метан, сероводород. При анаэробном дыхании выход энергии только на 10% ниже, чем при аэробном._{_}

Микробы, получающие необходимую энергию за счет света, называются фототрофными, а те, что за счет окислительно-восстановительных реакций – хемотрофными.

По типу дыхания микроорганизмы классифицируют на четыре основные группы:

1. Облигатные аэробы – растут при свободном доступе кислорода (микобактерии, возб. сибирской язвы и другие);

2. Облигатные анаэробы – развиваются при полном отсутствии кислорода в окружающей среде (маслянокислые, возб. столбняка, ботулизма, некробактериоза);

3. Факультативные анаэробы – развиваются как в присутствии, так и при отсутствии в среде атмосферного кислорода (энтеробактерии, молочно-кислые бактерии);

4. Микроаэрофильные бактерии – развиваются при низкой (до1%) концентрации кислорода в окружающей атмосфере (лептоспиры, бруцеллы).

Существуют капнические бактерии, требующие пониженное

содержание кислорода и наличие повышенной концентрации двуокиси углерода (бычий вид бруцелл).

3. В результате поступления питательных веществ и синтеза из них сложных органических соединений происходит рост – увеличение массы микробной клетки. Достигнув определенной стадии роста и зрелости, клетка начинает размножаться – увеличивается количество особей. Большинство бактерий размножается путем простого (бинарного) деления клетки пополам (вегетативное размножение), реже путем почкования. Деление микробов может быть изоморфное, когда дочерние клетки имеют одинаковые размеры и гетероморфное, когда одна из них больше другой. В процессе деления микроорганизма происходит репликация или удвоение ДНК. При этом у делящегося микроорганизма водородные связи разрываются и образуется одиночная спираль ДНК. Каждая одиночная дочерняя цепь ДНК восстанавливает водородные связи и снова создается двойная цепь ДНК.

Шаровидные формы микробов делятся в разных плоскостях, в результате чего образуются одиночные, парные клетки или расположенные в виде гроздьев, тюков и т.д. Палочковидные клетки делятся поперек. Сначала появляется перетяжка, а затем происходит разъединение образовавшихся дочерних клеток. У бактерий известен и половой (конъюгация) и параполовой (трансдукция, трансформация) пути размножения. Более детально с этим вы познакомитесь при рассмотрении темя “Генетика микроорганизмов”.

Грибы размножаются при помощи спор, половым путем и почкованием (чаще дрожжи).

Способы и скорость размножения обусловливаются природой (геномом) микроба и соответствием условий обитания его генетическим потребностям (источники углерода, азота, зольных элементов, ростовых факторов, достаточная для диффузии влажность, определенные показатели рН, осмотическое давление, парциальное давление кислорода, температура). Например, скорость роста кишечной палочки колеблется от 16 до 20 мин., у микобактерий туберкулеза деление наступает лишь через 18-20 часов, для клетки культуры тканей млекопитающих требуются сутки. Если отсутствует одно или несколько условий, размножение прекращается и микроб гибнет или переходит в стадию покоя.

Процесс размножения культуры микробов на несменяемой среде протекает неравномерно. В нем определяют несколько стадий или фаз. Одни авторы период роста культуры делят на восемь фаз, другие на четыре.

1. Начальная фаза (лаг-фаза), или фаза покоя. В это время культура приспосабливается к питательной среде. В микробной клетке увеличивается содержание РНК и с ее помощью происходит синтез необходимых ферментов.

2. Экспоненциальная (логарифмическая) фаза характеризуется максимальным увеличением клеток в культуре, оно идет в геометрической прогрессии. В это время в среде большинство молодых и биологически активных клеток. В конце фазы, когда среда истощается, исчезают необходимые для данного микроба вещества, уменьшается количество кислорода, происходит увеличение продуктов обмена – рост культуры замедляется. Кривая постепенно принимает горизонтальное направление.

3. Стационарная фаза или период зрелости, графически представляет линию, идущую параллельно оси абсцисс. Наступает равновесие между числом вновь образованных и погибших клеток. Уменьшается количество среды, увеличивается плотность клеток в популяции, усиливается токсическое действие продуктов обмена – все это обусловливает гибель клеток.

4. Фаза отмирания. В этой фазе наблюдается не только уменьшение, но и изменение клеток. Появляются деградированные формы. Через несколько недель или месяцев культура погибает. Так происходит потому, что ядовитые продукты жизнедеятельности не только тормозят, но и убивают микробные клетки. Знание закономерностей развития имеет практическое значение при выращивании и сохранении культур на жидких и плотных питательных средах.

4.Питание и дыхание в микробной клетке происходит с участием ферментов (энзимов), которые являются биологическими катализаторами, т.е. веществами, влияющими на скорость химических реакций. Ферменты микроорганизмов синтезируются самой микробной клеткой и имеют сложное строение. Некоторые из них состоят только из белка - протеина, а другие ферменты представляют собой протеиды, состоящие из белка – апофермента и небелковой группы – кофермента. В этом случае апофермент соединяется с активной группой изменяемого вещества, а не обладающий специфичностью кофермент способствует течению реакции. Для ферментов характерны термолабильность и высокая специфичность действия, напр. фермент лактаза гидролизует лактозу, но не действует на родственные дисахариды (мальтозу, целлобиозу). Оптимальная температура для действия ферментов 40-50⁰С, для некоторых 58-60⁰С; при 100⁰ С они разрушаются. Ферменты действуют при определенном рН среды и не изменяются к концу реакции, не входят в состав конечных продуктов.

Ферменты микробов делят на эндо- и экзоферменты. Эндоферменты прочно связаны с цитоплазмой, осуществляют дальнейшее разложение поступающих питательных веществ и превращение их в составные части клеток. Экзоферменты выделяются в окружающую среду, где производят превращение питательных веществ до более простых соединений, которые затем проходят через оболочку микробной клетки и служат пластическим материалом.

Название фермента связано с веществом, на которое он действует, с изменением окончания “аза” или природой катализируемой им химической реакции. Насчитывается более 2 тыс. ферментов. По решению биохимического конгресса (1961) все ферменты делят на шесть классов:

1. Оксидоредуктазы – ферменты, катализирующие окислительно-восстановительные реакции (дегидрогеназы, каталаза, цитохромы);

2. Трансферазы – ферменты переноса отдельных радикалов, частей молекул или целых атомных группировок (ацетилтрансфераза);

3. Гидролазы – ферменты пррисоединения или отщепления чатичек воды у белков, жиров и углеводов (протеолитические ферменты);

4. Лиазы – ферменты, отщепляющие или присоединяющие без участия воды различные соединения с двойной связью (альдолаза);

5. Изомеразы – ферменты, осуществляющие превращение органических соединений в их изомеры (глюкофосфатизомераза);

6. Лигазы – ферменты, катализирующие синтез сложных органических соединений из простых (пируваткарбоксилаза).

Микробы разных видов при оптимальных условиях продуцируют постоянные ферменты или группу ферментов. Посредством определения этих ферментов дифференцируют микроорганизмы, сходные по морфологическим и культуральным свойствам, что является одним из важнейших дифференциально-диагностических методов точного распознавания возбудителя инфекционной болезни.

5. Культивирование микроорганизмов. В лабораторных условиях

микроорганизмы выращивают на питательных средах, которые должны быть стерильными, прозрачными, влажными, содержать определенные питательные вещества (белки, углеводы, витамины, микроэлементы и др.), обладать определенной буферностью, иметь соответствующий рН, окислительно-восстановительный потенциал питательной среды: это соотношение веществ, отдающих и принимающих электроны. Величину окислительно-восстановительного потенциала обозначают символом rН₂ – отрицательный логарифм парциального давления газообразного водорода. Он измеряется потенциометром или на универсальном ионометре в mV и обозначается в единицах от 0 до 42,6. Строгие анаэробы растут при: 0 до 12, факультативные анаэробы – 0 до 20 и аэробы – от 14 до 35.

Питательные среды классифицируют по:

а) происхождению:

- естественные – молоко, сыворотка крови, картофель и др.

- искусственные – мясо-пептонный бульон (МПБ), МПА.

- синтетические, состоящие из набора химически чистых веществ: аминокислот, углеводов, солей, витаминов (напр. среда Ван-Итерсона, Сабуро).

б) консистенции:

- жидкие – МПБ, молоко.

- полужидкие – среды, содержащие 0,15-0,5% агар-агара.

- плотные – среды, содержащие 2-3% агар-агара (МПА, МПЖ – 10-20% желатина).

- сухие, выпускаемые промышленным способом в виде порошков.

в) назначению:

- простые (обычные), служащие для культивирования многих видов патогенных и непатогенных бактерий (МПБ, МПА).

- специальные, используемые для культивирования микробов, не размножающихся на простых средах (МППБ, Сабуро).

- элективные (избирательные) среды и среды обогащения, благоприятствующие размножению бактерий определенных видов и подавляющие рост других микробов (Петраньяни, Гельберга, селинитовый бульон).

- дифференциально-диагностические, применяемые для дифференциации микробов по их ферментативной активности (среды Гисса, агар Эндо).

Для длительного хранения микробов применяют среды с глицерином,

мелом и другие. Культивирование микроорганизмов производят в аэробных или анаэробных условиях, что зависит от вида изучаемого микроорганизма. Культивируют микробы при определенном температурном режиме (для плесневых грибов 15-25⁰С, большинства сапрофитов – 25-30⁰С, а для патогенных – 35-37⁰С) и при отсутствии света, в термостатах. В результате получают культуру микроорганизмов. В случае культивирования на жидких средах наблюдается помутнение последней, образование осадка или пленки, на плотных – наложение в виде налета или отдельные колонии. Колонии представляют собой скопление бактерий, возникшие вследствие размножения одной микробной клетки. Это довольно крупные образования – от 0,5 до 4 мм, различающиеся по форме, характеру края, цвету (пигментации), структуре, консистенции. Более детально с основными принципами культивирования бактерий мы познакомимся на ЛПЗ.

Лекція №7

Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 1526; 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!