Методическая разработка лекционного занятия

Тема: Классификация и основы морфологии микроорганизмов

План лекции:

1. Классификация микроорганизмов.

2. Бактерии.

3. Строение бактериальной клетки.

4. Микоплазмы, спирохеты, риккетсии, актиномицеты.

5. Краткая характеристика вирусов

6. Простейшие. Краткая характеристика основных представителей.

Классификация микроорганизмов

К микроорганизмам относятся простейшие, спирохеты, риккетсии, грибы, бактерии, вирусы. Их величина измеряется в мкм (микрометрах).

Первая попытка классификации микроорганизмов была сделана К.Линнеем в 18 веке. Она основывалась на морфологических признаках. Все микроорганизмы он разделил следующим образом:

1. Прокариоты – бактерии и вирусы;

2. Эукариоты – грибы и простейшие.

Кроме того, он предложил бинарную систему, которая заключается в двойном названии микроорганизмов на латинском языке. Например:

Staphylococcus aureus – золотистый стафилококк;

Eshtrihia coli – кишечная палочка

Прежде, чем переходить к современной классификации, дадим понятие некоторым терминам:

Эукариоты – микроорганизмы, имеющие оформленное ядро и хромосомы.

Прокариоты – одноклеточные организмы, не имеющие оформленного ядра, вместо него они имеют одну нить ДНК.

Грам+ - это микроорганизмы, содержащие в своей клеточной стенке Мg соль РНК, которая при окрашивании образует с красителем комплекс. Этот комплекс при воздействии спирта не разрушается и микробы окрашиваются в фиолетовый цвет.

Грам- это микроорганизмы, не имеющие Мg соль РНК, комплекс не образуется, и краситель смывается спиртом. Микробы окрашиваются в розовый цвет.

В 1980 году принята международная классификация, предложенная американским ученым Берги. Он предложил, что внутри вида есть варианты, которые отличаются друг от друга.

- морфоварианты – отличаются по морфологии;

- биоварианты – отличаются по биосвойствам;

- хемоварианты – отличаются по ферментативной активности;

- сероварианты – отличаются по антигенной структуре;

- фаговарианты – отличаются по чувствительности к фагам.

Также в основе классификации по Берги лежит строение клеточной стенки, на основании чего бактерии делятся на четыре отдела:

1. Грациликуты – с тонкой клеточной стенкой, Гр- (спирохеты, спириллы, разнообразные бактерии, риккетсии)

2. Фермикуты – с толстой клеточной стенкой, Гр+ (шаровидные бактерии, актиномицеты, микобактерии)

3. Тенерикуты – без ригидной стенки (микоплазмы)

4. Мендозикуты – архибактерии, представители древних форм жизни, среди которых нет возбудителей инфекционных болезней.

Микроорганизмы - это невидимые невооруженным глазом представители всех царств жизни.

• 1. Эукариоты, или ядерные организмы (грибы, простейшие).
• 2. Прокариоты, или предъядерные организмы (эубактерии, архе- бактерии).
• 3. Акариоты (безъядерные организмы) - вирусы.

Их классификацию регламентируют соответствующие Международные комитеты по систематике. Классификация бактерий постоянно совершенствуется, что находит отражение в периодических изданиях «Определителя бактерий Берджи». По этой книге все известные бактерии отнесены к царству прокариотов и распределены по различиям в строении клеточной стенки на 4 отдела.

Отдел I. Gmcilicutes (от лат. gracilis - изящный, тонкий и cutis - кожа): включает грамотрицательные бактерии.

Отдел II. Firmicutes (от лат. firmus - крепкий): включает грамполо- жительные бактерии.

Отдел III. Tenericutes (от лат. tener - нежный): включает бактерии, лишенные клеточной стенки (микоплазмы и др.).

Отдел IV. Mendosicutes (от лат. mendosus - направленный): включает архебактерии, имеющие клеточную стенку особенного состава и строения.

Далее бактерии распределены на 17 частей, которые содержат представителей различных классов, семейств, родов и видов. Эти группы не являются формальными таксономическими категориями, а предназначены для подразделения бактерий на легко определяемые фенотипические единицы. Далее в пределах групп бактерии распределены по обязательным таксонам (класс, порядок, семейство, род, вид). Патогенные для человека бактерии входят в состав ограниченного числа групп.

Группа 1. Спирохеты. Патогенными для человека являются представители родов Borrelia, Leptospira, Treponema.

Группа 2. Грамотрицательные, аэробные и микроаэрофильные, подвижные, извитые и изогнутые бактерии. Патогенные для человека виды входят в состав родов Campylobacter, Helicobacter, Spirillum.

Группа 3. Грамотрицательные, неподвижные (редко подвижные), изогнутые бактерии. Не содержит патогенных для человека видов.

Группа 4. Грамотрицательные, аэробные и микроаэрофильные палочки и кокки. Патогенные и условно-патогенные для человека виды входят в состав семейств Legionellaceae, Neisseriaceae, Pseudomonaceae и ряда родов Acinetobacter, Alcaligenes, Afipia, Bordetella, Brucella, Chryseomonas, Flavobacterium, Francisella, Moraxella, Oligella.

Группа 5. Грамотрицательные, факультативно-анаэробные палочки. Патогенные и условно-патогенные виды входят в состав семейств Enterobacteriaceae, Vibrionaceae, Pasteurellaceae, а также родов Galymmatobacterium, Cardiobacterium, Eikanella, Gardnerella, Streptobacillus.

Группа 6. Грамотрицательные, анаэробные, прямые, изогнутые и спиральные бактерии. Патогенные и условно-патогенные виды входят в состав родов Bacteroides, Fusobacterium, Porphyromonas, Prevotella.

Группа 7. Бактерии, осуществляющие диссимиляционное восстановление сульфата или серы. Не содержит патогенных для человека видов.

Группа 8. Грамотрицательные, анаэробные, кокки. Включает условно-патогенные бактерии рода Veilonella.

Группа 9. Риккетсии и хламидии. Патогенные для человека виды содержат семейства Rickettsiaceae, Bartonellaceae, Chlamydiaceae.

Группа 10. Аноксигенные, фототрофные бактерии. Не содержит патогенных для человека видов.

Группа 11. Оксигенные, фототрофные бактерии. Не содержит патогенных для человека видов.

Группа 12. Аэробные, хемолитотрофные бактерии и родственные микроорганизмы. Не содержит патогенных для человека видов.

Группа 13. Почкующиеся и (или) обладающие выростами бактерии. Не имеет видов, патогенных для человека.

Группа 14. Бактерии, обладающие чехлом. Не содержит патогенных для человека видов.

Группа 15. Нефотосинтезирующие, не образующие плодовых тел, скользящие бактерии. Не содержит патогенных для человека видов.

Группа 16. Скользящие бактерии, образующие плодовые тела: миксобактерии. Не содержит видов, патогенных для человека.

Группа 17. Грамположительные кокки. Содержит патогенные и условно-патогенные виды родов Enterococcus, Leuconostoc, Peptococcus, Peptostreptococcus, Sarcina, Staphylococcus, Stomatococcus, Streptococcus.

Группа 18. Грамположительные, спорообразующие палочки и кокки. Включает патогенные и условно-патогенные виды родов

Clostridium и Bacillus.

Группа 19. Грамположительные, правильной формы, неспорообразующие палочки. Включает условно-патогенные виды родов

Erysipelothrix, Listeria, Kurthia.

Группа 20. Грамположительные, неправильной формы, неспорообразующие палочки. Содержит патогенные и условно-патогенные виды родов Actinomyces, Corynebacterium, Gardnerella, Mobiluncus.

Группа 21. Микобактерии. Содержит единственный род Mycobacterium , содержащий патогенные и условно-патогенные для человека виды.

Группа 22. Нокардиоформные актиномицеты. Содержит патогенные и условно-патогенные виды родов Gordona, Nocardia, Rhodococcus, Tsukamurella, Jonesia, Oerskovia, Terrabacter.

Группы 23-29. Актиномицеты. He содержат патогенных и условно-патогенных для человека видов.

Группа 30. Мико плазмы (молликуты): бактерии без клеточной стенки. Патогенные для человека виды входят в состав родов Acholeplasma, Mycoplasma, Ureaplasma.

Группы архебактерий: 31 (метаногены), 32 (сульфатредуцирующие археи), 33 (экстремально галофильные, аэробные бактерии, галобак- терии), 34 (архебактерии, лишенные клеточной стенки), 35 (экстремальные термофилы и гипертермофилы, метаболизирующие серу). Не содержат патогенных для человека видов.

Классификация нужна для выяснения родственных отношений между бактериями, объединением их во взаимосвязанные и взаимопод- чиненные группы (таксоны). Микробиология как наука возникла раньше, чем генетика. Поэтому классификация бактерий первоначально базировалась исключительно на изучении их фенотипических признаков. На основе методов феносистематики сформировалась традиционная (искусственная) классификация бактерий. Феносистематика изучает таксономические признаки микроорганизмов, т.е. любые признаки, по которым можно установить сходство и отличие классифицируемых групп микроорганизмов. Принято выделять также ключевые таксономические признаки (наиболее существенные, мало варьируемые).

К таксономическим признакам относятся:

• морфология клеток бактерий;
• подвижность;
• спорообразование;
• культуральные особенности;
• тинкториальные свойства (отношение к окраске по Граму);
• физиологические свойства (типы метаболизма, спектры ферментации или утилизации субстратов, отношение к кислороду);
• антигенная структура клеток;
• химический состав клеток (жирнокислотный и липидный состав, белковые спектры и др.);
• чувствительность к бактериофагам и антибиотикам.

Вместе с тем феносистематика имеет ряд существенных недостатков: субъективность выбора изучаемых признаков и их оценки, зависимость проявления признаков от условий их изучения (фенотипическая изменчивость), малая информативность (фенотипически проявляется 5-20% информации генома).

С целью повышения информативности и объективности исследования в конце XX в. получила развитие численная (нумерическая) таксономия. Числовая таксономия применяется в научных таксономических исследованиях, а в практической работе проводят идентификацию микроорганизмов по ограниченному набору (20-30) ключевых таксономических признаков.

Более объективным является построение естественной (филогенетической) классификации бактерий на методах геносистематики. Фенотип и генотип - неразрывные составляющие организма как целого, поэтому методы фено- и геносистематики нельзя противопоставлять. Геносистематика изучает организацию геномов, т.е. генетические программы организмов. Объект ее исследования - ДНК клетки. Первый метод геносистематики, разработанный в 1956-57 гг. отечественными учеными А.Н. Белозерским иА.С. Спириным и сотрудниками Института Пастера в Париже (К. Ли, Р. Вейль, Е. Барбю), состоял в определении гуанин-цитозинового коэффициента, т.е. соотношение молярных процентов гуанина (Г) и цитозина (Ц) нуклеотидного состава суммарной ДНК микроорганизма. Его определяли по температуре плавления ДНК или спектрофотометрически. В настоящее время геносистематика использует ряд методов, позволяющих выявлять родство микроорганизмов на различных таксономических уровнях, и изучать их эволюционные связи. К методам генетического анализа относятся:

• 1) молекулярная гибридизация ДНК-ДНК (метод выявления гомологии ДНК). Метод позволяет выявить родство на уровне вида и рода. При степени гомологии 70% и более бактерии относятся к одному геновиду;
• 2) молекулярная гибридизация ДНК с рибосомной РНК. Метод выявляет родство на уровне рода, семейства;
• 3) секвенирование ДНК- определение нуклеотидной последовательности генов или фрагментов (олигонуклеотидов) ДНК. Метод позволяет выявлять эволюционные связи на уровне царства, отдела, класса, семейства, рода, но недостаточно чувствителен на уровне вида;
• 4) рестрикционный анализ ДНК («фингерпринтинг»). Метод позволяет осуществлять внутривидовое типирование бактерий.

По «Международному кодексу номенклатуры бактерий» научным языком является латинский. Таксономические категории подразделяются на обязательные и необязательные.

Обязательные таксоны (по убывающей):

• Царство (Regium);
• Класс (Classis);
• Порядок (Ordo);
• Семейство (Familia);
• Род (Genus);
• Вид (Species).

Необязательные таксоны (по убывающей):

• Подкласс (Subclassis);
• Подсемейство (Subfamilia);
• Триба (Tribus):
• Подтриба (Subtribus);
• Подрод (Subgenus);
• Подвид (Subspecies).

Названия таксонов выше вида пишутся одним словом с прописной буквы и соответствующим таксону суффиксом. Род обозначается одним словом с прописной буквы (существительным в единственном числе). Вид обозначается бинарной (биноминальной) комбинацией, состоящей из названия рода (с прописной буквы) и видового эпитета (со строчной буквы). При первом упоминании в тексте приводится полное название вида. При повторном употреблении родовое слово сокращается до первой буквы, видовой эпитет сохраняется полностью. Например, Yersinia pestis и Y.pestis. Видовой эпитет дается произвольно, но чаще по происхождению вида, его особому свойству или в честь ученого, описавшего вид. Обычно видовой эпитет - существительное в родительном падеже, например Shigella sonnei.

Вид может иметь подвиды. Для их обозначения используется тройная комбинация, состоящая из названия рода, видового и подвидового эпитетов. Для разграничения видового и подвидового эпитетов перед последним ставится сокращенное слово subsp. (от лат. subspecies - подвид), например, Klebsiella pneumoniae subsp. ozenae. Вид также может иметь разновидности (varietas): серовары, биовары, хемовары идр., например, Vibrio cholerae biovar eltor. Термином штамм называют изо- лят микроорганизма, полученный из различных источников или в разное время. Его обозначают протокольным номером или по источнику выделения. Термином «клон» обозначают культуру микроорганизмов, полученную из одной клетки. Чистая культура - это популяция микроорганизмов, состоящая из особей одного вида.

Перечень названий всех изученных (опубликованных) видов бактерий представлен в издании Международного комитета по систематике бактерий. К сожалению, в микробиологии до сих пор нет четкого, общепринятого определения важнейшей таксономической категории вида бактерий. Это обусловлено отсутствием надежных критериев вида у прокариотов. Критерии, используемые для определения вида у растений и животных, непригодны для бактерий. Под термином «вид» у бактерий следует понимать наиболее близкую общность, характеризующихся близким содержанием ГЦ-пар.

Идентификация - определение принадлежности изучаемых бактерий к известному таксону. Для идентификации необходимо иметь чистую культуру исследуемых бактерий. Ее получают посредством рассева бактерий на поверхности плотных питательных сред приемом, обеспечивающим рост изолированных колоний. Колония бактерий - это потомство одной изолированной клетки, содержащее чистую культуру. Однако не всегда колония содержит потомство одной клетки. Чтобы гарантировать чистоту культуры, желательно повторить рассевы из одной колонии на питательные среды без ингибиторов.

Учитывая высокую фенотипическую изменчивость бактерий, необходимо использовать для идентификации стандартизованные методики тестов. Желательно использовать минимальное число наиболее важных и легко выполнимых тестов. Вначале используют тесты, определяющие принадлежность бактерий к определенному отделу и группе по «Определителю бактерий Берджи», например, морфология, окраска по Граму, подвижность, наличие спор, отношение к кислороду. Затем используют наиболее важные тесты, характеризующие предполагаемый таксон (род, вид).

Наиболее важным для идентификации является определение биохимических признаков бактерий. Их определяют преимущественно микрообъемной технологией с использованием соответствующих таксону коммерческих тест-систем или приборов автоматических систем идентификации. Для идентификации также широко используют серологические реакции, направленные на выявление антигенов бактерий и их таксонов.

Совокупность полученной информации о свойствах бактерий сопоставляют с характеристикой определенных таксонов в «Определителе бактерий Берджи» или других руководствах и дают заключение о таксономическом положении бактерий.

В последние годы все шире используются методы геноиндикации микроорганизмов, которые не требуют выделения чистых культур: метод ДНК-зондов, полимеразная цепная реакция (ПЦР) со специфическими праймерами. Эти методы отличаются высокой чувствительностью и позволяют быстро идентифицировать микроорганизмы непосредственно в исследуемом материале.

Микроорганизмы — это организмы, невидимые невооруженным глазом из-за их незначительных размеров. Этот критерий — единственный, который их объединяет. В остальном мир микроорганизмов еще более разнообразен, чем мир макроорганизмов.

Согласно современной систематике, микроорганизмы относятся к трем царствам:

Vira — к ним относятся вирусы;

Eucariotae — к ним относятся простейшие и грибы;

Procariotae — к ним относятся истинные бактерии, риккетсии, хламидии, микоплазмы, спирохеты, актиномицеты.

Основные отличия прокариот от эукариот состоят в том, что прокариоты не имеют:

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

сетчатого аппарата Гольджи;

эндоплазматической сети;

митохондрий.

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

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

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

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

1. (F-плазмиды), обеспечивающие конъюгационный перенос между бактериями;

   (R-плазмиды) — плазмиды лекарственной устойчивости, обеспечивающие циркуляцию среди бактерий генов, детерминирующих устойчивость к используемым для лечения различных заболеваний химиотерапевтическим средствам.

Также как для растений и животных, для названия микроорганизмов применяется бинарная номенклатура, — то есть родовое и видовое название, но если видовую принадлежность исследователям определить не удается и определена только принадлежность к роду, то употребляется термин "species". Чаще всего это имеет место при идентификации микроорганизмов имеющих нетрадиционные пищевые потребности или условия существования.

Название рода обычно или основано на морфологическом признаке соответствующего микроорганизма (например, Staphylococcus, Vibrio, Mycobacterium) либо являются производными от фамилии автора, который открыл или изучил данный возбудитель (например, Neisseria, Shigella, Escherichia, Rickettsia, Gardnerella).

Видовое название часто связано с наименованием основного вызываемого этим микроорганизмом заболевания (например, Vibrio cholerae — холеры, Shigella dysenteriae — дизентерии, Mycobacterium tuberculosis — туберкулеза) или с основным местом обитания (например, Escherihia coli — кишечная палочка).

Кроме того, в русскоязычной медицинской литературе возможно использование соответствующего русифицированного названия бактерий (например, вместо Staphylococcus epidermidis — эпидермальный стафилококк; Staphylococcus aureus — золотистый стафилококк и т. д.).

Царство прокариот включает в себя отдел цианобактерий и отдел эубактерий, который, в свою очередь, подразделяется на порядки:

собственно бактерии (отделы Gracilicutes, Firmicutes, Tenericutes, Mendosicutes);

актиномицетов;

спирохет;

риккетсий;

хламидий.

Бактерии — это прокариотические, преимущественно одноклеточные микроорганизмы, которые могут также образовывать ассоциации (группы) сходных клеток, характеризующиеся клеточными, но не организменными сходствами.

Порядки подразделяются на группы. Основными таксономическими критериями, позволяющими отнести штаммы бактерий к той или иной группе, являются:

морфология микробных клеток (кокки, палочки, извитые);

отношение к окраске по Граму — тинкториальные свойства (грамположительные и грамотрицательные);

тип биологического окисления — аэробы, факультативные анаэробы, облигатные анаэробы;

способность к спорообразованию.

Дальнейшая дифференциация групп на семейства, рода и виды, которые являются основной таксономической категорией, проводится на основании изучения биохимических свойств. Этот принцип положен в основу классификации бактерий, приведенной в специальных руководствах — определителях бактерий.

Вид является эволюционно сложившейся совокупностью особей, имеющих единый генотип, который в стандартных условиях проявляется сходными морфологическими, физиологическими, биохимическими признаками. Для патогенных бактерий определение "вид" дополняется способностью вызывать определенные нозологические формы заболеваний.

Существует внутривидовая дифференцировка бактерий на варианты:

по биологическим свойствам (биовары или биотипы);

по биохимической активности (ферментовары);

по антигенному строению (серовары или серотипы);

по чувствительности к бактериофагам (фаговары или фаготипы);

по устойчивости к антибиотикам (резистентовары).

В микробиологии широко применяют специальные термины — культура, штамм, клон.

Культура — это видимая глазом совокупность бактерий на питательных средах. Культуры могут быть чистыми (совокупность бактерий одного вида) и смешанными (совокупность бактерий двух или более видов).

Штамм — это совокупность бактерий одного вида, выделенных из разных источников или из одного источника в разное время. Штаммы могут различаться по некоторым признакам, не выходящим за пределы характеристики вида.

Клон — это совокупность бактерий, являющихся потомством одной клетки.

2.Принципы современной классификации микробов.

Микробы, или микроорганизмы (бактерии, грибы, простейшие, вирусы), систематизиро­ваны по их сходству, различиям и взаимо­отношениям между собой. Этим занимается специальная наука - систематика микроор­ганизмов, которая включает три части: классификацию, таксономию и идентифика­цию. В основу таксономии 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.

Микроорганизмы представлены доклеточными формами (вирусы - царство Vira) и клеточными формами (бактерии, архебактерии, грибы и простейшие). Различают 3 доме­на :

□ домен «Bacteria» - прокариоты, пред­ставленные настоящими бактериями (эубактериями);

□ 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 животных Animalia (включает прстейшие – подцарство Protozoa); царство растений Plante. Домены включают царства, типы, классы, порядки, семейства, роды, виды.

Вид . Одной из ос­новных таксономических категорий является вид (species). Вид - это совокупность особей, объединенных по близким свойствам, но от­личающихся от других представителей рода.

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

Штамм . Чистая культура микроорганизмов, выделен­ных из определенного источника и отличаю­щихся от других представителей вида, называ­ется штаммом. Штамм - более узкое понятие, чем вид или подвид.

Клон . 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.

Биовариант –

Серовариант –

Фаговариант –

3.Основные методы исследования морфологии бактерий .

Морфологические свойства бакте­рий . Бактерии- микроорганизмы, не имеющие оформлен­ного ядра (прокариоты).

Бактерии имеют разнообразную форму и довольно сложную структуру, определяющую многообразие их функциональной дея­тельности. Для бактерий характерны четыре основные формы: сферическая (шаровидная), цилиндрическая (палочковидная), извитая и нитевидная.

Бактерии шаровидной формы - кокки - в зависимости от плоскости деления и расположения относительно друг друга от­дельных особей подразделяются на микрококки (отдельно лежащие кокки), диплококки (парные кокки), стрептококки (цепочки кокков), стафилококки (имеющие вид виноградных гроздьев), тетракокки (образования из четырех кокков) и сарцины (паке­ты из 8 или 16 кокков).

Палочковидные бактерии располагаются в виде оди­ночных клеток, дипло- или стрептобактерий.

Извитые формы бактерий - вибрионы и спириллы, а так­же спирохеты. Вибрионы имеют вид слегка изогнутых палочек, спириллы - извитую форму с несколькими спиральными завит­ками.

Размеры бактерий колеблются от 0,1 до 10 мкм. В состав бак­териальной клетки входят капсула, клеточная стенка, цитоплаз-матическая мембрана и цитоплазма, в которой содержатся нуклеоид, рибосомы и включения. Некоторые бактерии снабжены жгутиками и ворсинками. Ряд бактерий образуют споры, которые располагаются терминально, субтер­минально или центрально; превышая поперечный раз­мер клетки, споры придают ей веретенообразную форму.

Методы окраски . Окраску мазка производят просты­ми или сложными методами. Простые за­ключаются в окраске препарата одним красителем; сложные методы (по Граму, Цилю - Нильсену и др.) включают последо­вательное использование нескольких красителей и имеют диффе­ренциально-диагностическое значение. Отношение микроорганиз­мов к красителям расценивают как тинкториальные свойства. Существуют специальные методы окраски, которые используют для выявления жгутиков, клеточной стенки, нуклеоида и разных цитоплазматических включений.

микроскопический метод: световая, фазово-контрастная, флуоресцентная, электронная;

культуральный метод (бактериологический, вирусологический);

биологический метод (заражение лабораторных животных);

молекулярно-генетический метод (ПЦР - полимеразная цепная реакция)

серологический метод - выявления антигенов микроорганизмов или антител к ним;

Сложные методы окраски применяют для изуче­ния структуры клетки и дифференциации микроорганиз­мов. Окрашенные мазки микроскопируют в иммерсион­ной системе. Последовательно нанести на препа­рат определенные красители, различающиеся по химическому составу и цвету, протравы, спирты, кислоту и др.

Клеточная стенка окрашивается по методу Пешкова – приготовленный и высушенный препарат помещают в жидкость Карнуа (смесь этилового спирта, хлороформа и ледяной уксусной кислоты, 6:3:1) на 15 минут, промывают водой, протравливают в 10% растворе танина 6-8 минут, промывают, окрашивают водным фуксином 30 сек., высушивают.

Капсула по Бурри-Гинсу

А также критерии, согласно которым определяется таксономическое положение, периодически меняются. В настоящее время действует 8е издание «Руководства Берги по определению бактерий», в котором все прокариоты распределены на 19 групп. Такая классификация служит в основном практическим целям для распознавания бактерий, т. е. идентификации видовой принадлежности, в основе которой лежит определение ряда морфологических, тинкториальных и биологических свойств выделяемых культур. В соответствии с Кодексом номенклатуры бактерий, действующим с 1 января 1980 г., имеются следующие классификационные категории царства прокариотов: отдел, класс, порядок, семейство, род, вид. Основной таксономической единицей является вид, т. е. совокупность особей одного генотипа, обладающих ярко выраженным фенотипическим сходством. Для обозначения биологического вида бактерий принята биноминальная номенклатура: первым словом определяется род микроба и оно пишется с прописной буквы, второе слово характеризует вид и пишется со строчной буквы. Например, Staphylococcus aureus, Escherichia coli. Родовые названия обозначают сокращенно: St. aureus, E. coli. Классификация микроорганизмов (распределение на классы, семейства, роды) и даны примеры видов прокариотов, главным образом патогенных для человека. Обозначены и некоторые ключевые свойства: морфологические (кокки, палочки и пр.), тинкториальные (отношение к окраске по Граму), биологические (тип дыхания - анаэробный или аэробный, способность к спорообразованию).

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 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.

Микроорганизмы представлены доклеточными формами (вирусы - царство Vira) и клеточными формами (бактерии, архебактерии, грибы и простейшие). Различают 3 доме­на (или «империи»): «Bacteria», «Archaea» и «Eukarya»:

1)домен «Bacteria» - прокариоты, пред­ставленные настоящими бактериями (эубактериями);

2)домен «Archaea» - прокариоты, пред­ставленные архебактериями;

3)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 животных Animalia (включает прстейшие – подцарство Protozoa); царство растений Plante. Домены включают царства, типы, классы, порядки, семейства, роды, виды.

Вид - это совокупность особей, объединенных по близким свойствам, но от­личающихся от других представителей рода. Чистая культура . Совокупность однородных микроорганиз­мов, выделенных на питательной среде, характеризующихся сходными морфологичес­кими, тинкториальными (отношение к кра­сителям), культуральными, биохимическими и антигенными свойствами. Штамм . Чистая культура микроорганизмов, выделен­ных из определенного источника и отличаю­щихся от других представителей вида, называ­ется штаммом..

Клон - представляет собой совокупность потомков, выращенных из единственной микробной клетки.

2.Механизмы передачи генетического материала у бактерий. Конъюгация бактерий состоит в переходе генети­ческого материала (ДНК) из клетки-донора («мужской») в клет­ку-реципиент («женскую») при контакте клеток между собой.Мужская клетка содержит F-фактор, или половой фактор, который контролирует синтез так называемых половых пилей, или F-пилей. Клетки, не содержа­щие F-фактора, являются женскими. F-фактор располагается в цитоплазме в виде кольцевой двунитчатой молекулы ДНК, т. е. является плазмидой. При конъюгации F-пили соединяют «мужскую» и «женскую» клетки, обеспечивая переход ДНК через конъюгационный мостик или F-пили.. Перенос всей хромосомы может длиться до 100 мин.Переносимая ДНК взаимодействует с ДНК реципиента - происходит гомологичная рекомбинация. Прерывая процесс конъ­югации бактерий, можно определять последовательность распо­ложения генов в хромосоме. Иногда F-фактор может при выхо­де из хромосомы захватывать небольшую ее часть, образуя так называемый замещенный фактор - F".При конъюгации происходит только частичный перенос ге­нетического материала.Трансдукция - передача ДНК от бактерии-донора к бактерии-реципиенту при участии бактериофага. Различают неспецифическую (общую) трансдукцию, при которой возможен перенос любого фрагмен­та ДНК донора, и специфическую - перенос определен­ного фрагмента ДНК донора только в определенные участки ДНК реципиента. Неспецифическая трансдукция обусловлена включе­нием ДНК донора в головку фага дополнительно к геному фага или вместо генома фага (дефектные фаги). Специфическая транс­дукция обусловлена замещением некоторых генов фага генами хромосомы клетки-донора. Фаговая ДНК, несущая фрагменты хромосомы клетки-донора, включается в строго определенные участки хромосомы клетки-реципиента. Таким образом, привно­сятся новые гены и ДНК фага в виде профага репродуцируется вместе с хромосомой, т.е. этот процесс сопровождается лизоге-нией. Если фрагмент ДНК, переносимый фагом, не вступает в рекомбинацию с хромосомой реципиента и не реплицируется, но с него считывается информация о синтезе соответствующего про­дукта, такая трансдукция называется абортивной.

Трансформация заключа­ется в том, что ДНК, выделенная из бактерий в свободной ра­створимой форме, передается бактерии-реципиенту. При транс­формации рекомбинация происходит, если ДНК бактерий род­ственны друг другу. В этом случае возможен обмен гомологич­ных участков собственной и проникшей извне ДНК. Впервые явление трансформации описал Ф. Гриффите (1928). Он вводил мышам живой невирулентный бескапсульный R-штамм пневмо­кокка и одновременно убитый вирулентный капсульный S-штамм пневмококка. Из крови погибших мышей был выделен вирулен­тный пневмококк, имеющий капсулу убитого S-штамма пнев­мококка. Таким образом, убитый S-штамм пневмококка передал наследственную способность капсулообразования R-штамму пнев­мококка. О. Эвери, К. Мак-Леод и М. Мак-Карти (1944) дока­зали, что трансформирующим агентом в этом случае является ДНК. Путем трансформации могут быть перенесены различные признаки: капсулообразование, устойчивость к антибиотикам, синтез ферментов.

Изучение бактериальной трансформации позволило установить роль ДНК как материального субстрата наследственности. При изучении генетической трансформации у бактерий были разра­ботаны методы экстракции и очистки ДНК, биохимические и биофизические методы ее анализа.

3.Возбудители брюшного тифа и паратифов. Таксономия и характеристика. Микробиологическая диагностика. Специфическая профилактика и лечение. Брюшной тиф и паратифы А и В - - инфекционные болезни, вызываемые соответственно Salmonella typhi, Salmonella paratyph(Salmonella schottmuelleri, сопровождающиеся сходными патогенетическими и клиническими проявлениями, характеризующиеся поражением лимфатической системы кишечника, выраженной интоксикацией. Название рода Salmonella связано с именем Д. Сальмона.Таксономия . Возбудители брюшного тифа и паратифов А и В относятся к отделу Gracilicutes, семейству Enterobacteriaceae, роду Salmonella, включающему более 2000 видов.Морфология и тинкториальные свойства. Сальмонеллы – мелкие, длиной 2.3 мкм, шириной 0,5-0,7 мкм, грамотрицатель-ные палочки с закругленными концами (см. рис.ЮЛ). В мазках располагаются беспорядочно. Не образуют спор, имеют микрокапсулу, перитрихи.Культивирование . Сальмонеллы – факультативные анаэробы. Они неприхотливы и растут без всяких особенностей на простых питательных средах при температуре 37ºС и рН среды 7,2-7,4. Эдективной средой является, например, желчный бульон. При диагностике брюшного тифа, как и других кишечных инфекций, используют дифференциально-диагностические среды: Эндо, Левина, висмут-сульфитный агар и др.Ферментативная активность . Биохимическая активность сальмонелл достаточно высока, но они обладают меньшим набором ферментов, чем Е. coli, в частности не сбраживают лактозу. S. typhi менее активна, чем возбудители паратифов: она ферментирует ряд углеводов без образования газа.Антигенные свойства . Сальмонеллы имеют О- и Н-антигены, состоящие из ряда фракций, или рецепторов. Каждый вид имеет определенный набор фракций. Ф. Кауфман и П.Уайт предложили схему классификации сальмонелл по антигенной структуре, в основу которой положено строение О-антигена. Все виды сальмонелл, имеющие общий, так называемый групповой, рецептор О-антигена, объединены в одну группу. Таких групп насчитывается в настоящее время 65. В схеме также указано строение Н-антигена. Некоторые виды сальмонелл, в том числе S. typhi, имеют поверхностный Vi-антиген – антиген вирулентности, с которым связана устойчивость бактерий к фагоцитозу.

Факторы патогенности . Сальмонеллы образуют эндотоксин, оказывающий энтеротропное, нейротропное и пирогенное действие. Белки наружной мембраны обусловливают адгезивные свойства, устойчивость к фагоцитозу связана с микрокапсулой. Резистентность. Сальмонеллы довольно устойчивы к низкой температуре – в холодной чистой воде могут сохраняться до полутора лет; очень чувствительны к дезинфицирующим средствам, высокой температуре, УФ-лучам. В пищевых продуктах (мясе, молоке и др.) сальмонеллы могут не только долго сохраняться, но и размножаться. Эпидемиология. Источником брюшного тифа и паратифов являются больные люди и носители. Механизм передачи инфекции – фекально-оральный. Преобладает водный путь передачи, реже встречаются пищевой и контактно-бытовой пути. Брюшной тиф и паратифы – заболевания, которые регистрируются в разных странах мира. Чаще болеют люди в возрасте от 15 до 30 лет. Наиболее высокая заболеваемость отмечается летом и осенью. Патогенез . Возбудители попадают в организм через рот, достигают тонкой кишки, в лимфатических образованиях которой размножаются, а затем попадают в кровь. Током крови они разносятся по всему организму, внедряясь в паренхиматозные органы (селезенку, печень, почки, костный мозг). При гибели бактерий освобождается эндотоксин, вызывающий интоксикацию. Из желчного пузыря, где сальмонеллы могут длительно, даже в течение всей жизни сохраняться, они вновь попадают в те же лимфатические образования тонкой кишки. В результате повторного поступления сальмонелл может развиться своеобразная аллергическая реакция, проявляющаяся в виде воспаления, а затем некроза лимфатических образований. Выводятся сальмонеллы из организма с мочой и испражнениями. Клиническая картина. Клинически брюшной тиф и паратифы не отличимы. Инкубационный период продолжается 12.14 дней. Заболевание обычно начинается остро с повышения температуры тела, проявления слабости, утомляемости, нарушаются сон, аппетит. Для брюшного тифа характерны помрачение сознания (от греч. typhus – дым, туман), бред, галлюцинации, наличие сыпи. Очень тяжелыми осложнениями заболевания являются перитонит, кишечное кровотечение в результате некроза лимфатических образований тонкой кишки.

Иммунитет. После перенесенного заболевания вырабатывается прочный и продолжительный иммунитет.

Микробиологическая диагностика. В качестве материала для исследования используют кровь, мочу, испражнения. Основным методом диагностики является бактериологический, завершающийся внутривидовой идентификацией выделенной чистой культуры возбудителя – определением фаговара. Применяют также серологический метод – реакцию агглютинации Видаля, РНГА. Лечение. Назначают антибиотики. Применяют также иммуно-антибиотикотерапию. Профилактика. Для профилактики проводят санитарно-гигиенические мероприятия, а также используют вакцинацию в районах с неблагополучной эпидемической обстановкой. Применяют брюшнотифозную химическую и брюшнотифозную спиртовую вакцины, последняя обогащена Vi-антигеном. Для экстренной профилактики в очагах инфекции используют брюшнотифозный бактериофаг (в виде таблеток с кислотоустойчивой оболочкой и в жидком виде).