Микробиология. Начало

Введение

Микробиология – наука о живых организмах, невидимых вооруженным глазом.

Медицинская микробиология – раздел микробиологии, изучающий влияния м.о. на здоровье человека.

Основные задачи: 1) Изучение патогенных для человека м.о.

2) Механизм развития инфекции

3) Методы лабораторной диагностики

4) Методы специфической профилактики инфекционных заболеваний человека.

История развития микробиологии:

Эвристический этап (помощь в обнаружение чего либо):

1) Гиппократ ( 460-370 г.г. до н.э.)– говорил о живой природе, которая является средой обитания для невидимых частиц – миазм.

2) Антон ванн Левенгук( 1632-1723) – сконструировал микроскоп, что стало ключевым для развития микробиологии как науки.

Морфологический (описательный) этап:

1) Самойлович (1744- 1805) – изучил, описал заболевание чума. Ввел себе заразный материал от человека, переболевшего чумой.

2) Эдуард Дженнер ( 1749-1823)– доказал, что прививка людям коровьей оспы , создает невосприимчивость к натуральной оспе; доказал что патогенные м.о. являются возбудителями инфекционных заболеваний.

3) Робер Кох ( 1843- 1910) – установил этиологию ( причину) сибирской язвы; в 1876 году открыл возбудителя туберкулёза, получил туберкулин ( экстракт( вытяжка)из микобактерии туберкулёза, содержит протеины ( белки)) в 1882 году. Является основоположником дезинфекции. В 1883 году описал холеру.

4) Мечников (1845-1916) – научно доказал, что организм человека способен противостоять инфекциям. Является основоположником фагоцитарной теории, по которой клетки крови способны уничтожать и переваривать чужеродные вещества.

5) Гамалей ( 1859-1949)– впервые применил химические вещества.

6) Ивановский ( 1864-1920)– описал болезнь табака- табачную мозаику, вызываемую вирусами- неклеточной формой жизни.

7) Лан ( 1840-1903)– впервые обнаружил дизентерийную амебу, описал амебиаз ( паразитология)

8) Боровский ( 1863- 1923)– описал лейшманиоз ( паразитология)

9) Лаверан ( 1845-1922) – описал малярию ( паразитология)

Физиологический этап (изучения процессов жизни деятельности м.о., культивирования на питательных средах):

1) Луи Пастер ( 1822-1895)– разработал принцип вакцинации и создания вакцин, расшифровал ферментативную формулу брожения, опроверг теорию самозарождения микробов и обосновал этиологию микробов в возникновение болезни.

Иммунологический этап:

1) Мечников – основоположник теории фагоцитоза.

2) Пауль Эрлих ( 1854-1915)– автор теории гуморального иммунитета ( белковый) , в которой объяснил происхождение АТ и взаимодействие с ними.

Молекулярно – генетический этап:

1) В 1953 году Джеймс Уотсон и Френсис Крик раскрыли структуру молекулы ДНК. Это стало толчком, для развития генной инженерии для создания промышленного производства биологически активных веществ: гормонов, ферментов, вакцин. Почти во всех аптеках есть продукт данного этапа развития (капсулы с живыми лакто- и – бифидобактериями и т.д.)

Глава 1

Морфология бактерии:

Бактерии– прокариотические ( безъядерные)м.о., размножающиеся делением надвое ( каждые 15 мин в среднем).

Бактериальная клетка состоит из- оболочки, цитоплазматической мембраны, цитоплазмы с включениями и нуклеотида- это основные включения. Дополнительны – капсула, микрокапсула, слизь, жгутики, пили ( ворсинки), плазмиды ( обособленные фрагменты ДНК , способные к автономной репликации( удвоению)).

Структура бактериальной клетки:

1 Клеточная стенка – прочная, упругая структура, придающая определенную форму. Наиболее толстая клеточная стенка у грамм «+» бактерий (до 50-60 нм) т.к. основное её компонент является пептидогликан (или муреин) (40-90% ее массы).

При окраске по Грамму они удерживают генцианово фиолетовый в комплексе с йодом ( сине-фиолетовая окраска) благодаря пептидогликану, а припоследущей обработки мазка бактерий, спиртом вызывают сужение пор в клеточной стенке бактерии и тем самым задерживают краситель.

Грамм отрицательных бактерий окраска теряется при окраске по Грамму, т.к. их клеточная стенка более проницаема из-за содержания в ней липидов ( жиры), окрашивается фуксином ( розовый.

2 Цитоплазматическая мембрана – очень тонкая состоит из белков и фосфолипидов, через неё осуществляется питание клетки.

3 Цитоплазма – внутреннее содержимое бактериальной клетки, состоит из воды, минеральных соединений, белков, РНК, ДНК, рибосомы, различные включения.

4 Нуклеотид – наследственный аппарат, представляет собой двойную нить ДНК, свернутую в кольцо.

5 Рибосомы – выполняют функцию синтеза белка.

6 Включения – располагаются в цитоплазме бактерии, используются в качестве запасных веществ, к ним относят – включения гликогена, крахмала, серы.

7 Капсула - внешний уплотненный слизистый слой, примыкающий к клеточной стенке.

8 Жгутики – органы движения (у палочковидных бактерий, к примеру).

9 Пили или фибрин – ворсинки, расположены на поверхности бактериальных клеток, состоят из белка пилина.

10 Споры – образуются при попадание м.о. в неблагоприятные условия внешней среды. Характерно и для аэробов (например, бациллы) и анаэробов (клостридии, к примеру).

Формы бактерий:

1 Кокковидные (кокки)– шаровидные клетки, размером 0.5- 1.0 мкм, делятся на:

А) Стафилококки – форма гроздей винограда, грамм «+» ( синие) , к примеру золотистый стафилококк.

Б) Стрептококки- округлой или вытянутой формы, грамма «+» ( синие), расположены цепочками, например пиогенный стрептококк.

В) Диплококки – парные кокки ( не динозавры), к ним относятся пневмококк, гонококк, менингококк.

Г) Сарцинны (не сардины) – имеют вид пакетов из 8 или более кокков. Обычно не патогенные м.о.

Д) Микрококки – располагаются клетки по отдельности или неправильными скоплениями, грамм «+» (синие).

2) Палочковидные- палочки длиной 1.0-10.0 мкм, толщиной0.5- 2.0 мкм. Подразделяются на:

А) Неспорообразующие– палочковидные м.о. не образующие спор, к ним относятся – кишечная, дифтерийная, дизентерийная и т.д.

Б) Спорообразующие – палочковидные микробы, образующие споры. Делятся на : 1 Споры не превышающие диаметр клетки ( бациллы, например); 2 Споры превышающие диаметр клетки ( к примеру клостридия).

Так же по длине палочки бывают: 1) Короткие (туляремия); 2 Длинные (сибирская язва); 3 С закругленными концами (практически все палочки); 4 С заостренными концами ; 5 С утолщенными концами.

Наиболее мелки палочки – риккетсии- обжигательные ( обязательные) внутриклеточные паразиты.

3) Извитые, к ним относятся:

А) Вибрионы – изогнутые бактерии, в виде запятой( например холерный вибрион)

Б) Спириллы – бактерии имеющие изгибы с одним или несколькими оборотами спирали.

В) Спирохеты – тонкие, длинные, извитые, штопорообразной формы бактерии. К ним относят 3 рода: 1) Трепонема – для человека заразна T. Pallidum( бледная трепонема), возбудитель сифилиса.

2) Бареллии – возбудитель возвратного сифилиса.

3) Лептоспира – возбудитель лептоспироза ( вызывает у человека инфекционную желтуху).

4) Ветвящиеся бактерии.

Классификация микроорганизмов:

1) Прокариоты (без ядерные) бактерии, к ним относятся рикеттсии, микоплазмы, хламидии.

2) Эукариты (ядерные)– размеры клеток от 3до 150мкм, снаружи окружены пелликулой (плотная, эластичная мембрана), имеют ядро с ядерной оболочкой, ядрышко, митохондрии, лизосомы, рибосомы, передвигаются с помощью жгутиков, ресничек, при неблагоприятных условиях образуют цисты. Различают 4 класса простейших: Жгутиковые ( трихомонада); Споровики( малярийный плазмодий); Саркодовые ( дизентерийная амеба); Инфузории (инфузория)– Все это раздел паразитологии.

3)Вирусы– неклеточные формы жизни, обжигательные ( обязательные) внутриклеточные паразиты. Сформированная вирусная частица – вирион. Вирусы различают по ДНК и РНК, обитают внутри клеток, взаимодействуя с ней либо продуктивно ( размножаются, встраиваются в геном, клетка гибнет) , либо интрогративно ( встраиваются в геном клетки, но не уничтожают её). Бывают вирусы простые – имею одну обколочу – нуклеокапсид и сложные имеют дополнительную оболочку- суперкапсид.

Термины:

Вид – совокупность особей имеющих общее происхождение и обладающие сходными генетическими, морфологическим, физиологическими и биологическими свойства. ( Например эукариоты)

Чистая культура – совокупность однородных микробов, выросших на питательной среде, обладающих сходными морфологическими, тинкториальными (отношение к окраске), культуральными, биохимическими, антигенами свойствами. (Например стафилококки)

Штамм - совокупность м.о. одного вида (чистая культура) выделены из одного определенного источника и отличающихся от других представителей этого вида (например, род Стафилококки: есть золотистый есть сапрофитный, но выделяется только один – золотистый).

Колония – скопление клеток микробов на плотной питательной среде.

Клон – совокупность м.о. , выращенных из одной материнской клетки.

Физиология и биохимия м.о.:

Вода – составляет 80% массы тела клетки. Высушивание приостанавливает процесс метаболизма и размножения клетки, но не убивает её.

Белки– 40-80% сухой массы бактерии, учувствуют в процессах метаболизма, обладают ферментативной активностью, антипенными и иммуногенными свойствами, вирулентностью, видовой принадлежностью.

Нуклеиновые кислоты (НК)– 10-30% сухой массы, различают ДНК – определяют наследственность, РНК – учувствуют в биосинтезе белка.

Углеводы – моно – дисахариды, составляют 12-18% сухой массы. Полисахариды – входят в состав капсулы, крахмал и гликоген – запасное питательное вещество.

Липиды – входят в состав цитоплазматических мембран и её производных. В цитоплазме – запас. ( Фосфолипиды, жирные кислоты, глицерин).

Минеральные вещества– 2-14% сухой массы- фосфор, калий, натрий, сера, железо, кальций, магний, цинк, медь, кобальт, бор, марганец- регулируют осмотическое давление, обмен веществ, активируют ферменты.

Питание бактерий. По способу питания они делятся:

1) Аутотрофы – бактерии используют ля построения своих клеток углекислый газ.

2) Гетеротрофы – питаются готовыми органическими соединениями.

3) Сапрофиты – гетеротрофы, утилизируют органические остатки отмерших организмов.

4) Паразиты – питаются живыми клетками хозяина, т.е. их веществами, вызывают заболевания у животных и людей.

5) Фототрофы– фотосинтезирующие.

Основные механизмы транспорта веществ:

1) Пассивная диффузия- переход вещества из области высокого осмотического давления, в область где оно ниже. Происходит без затраты энергии.

2) Облегченная диффузия (работа транспортных каналов) – по типу насоса. Затрата энергии небольшая.

3) Активная диффузия – с помощью белков – переносчиков. Большие затраты энергии.

Дыхание бактерий:

1) Облигательные ( обязательные, строгие) аэробы – могут расти только при наличии кислорода.

2) Облигательные анаэробы – растут в средах без кислорода( например, возбудители газовой гангрены).

3) Факультативные анаэробы – могут расти как при наличие кислорода, так и без него, переключаясь на брожение.

Глава2

Рост и размножение на плотных питательных средах:

Размножение – самовоспроизведение себе подобных.

Рост- формирование структурно- функциональных компонентов клетки и увеличение самой бактериальной клетки.

Фазы роста:

1) Фаза адаптации (2-3 часа).

2) Логарифмическая фаза роста (4-5 часов, для большинства бактерий)

3) Стационарная фаза (15-20 часов, бактерии не увеличиваются в количестве, они растут)

4) Фаза отмирания – дефицит питательных веществ, зависит от защитных свойств м.о.

Так же растя на питательных средах бактерии могут :

1) Светится (только сопрафиты)– процесс гниения.

2) Ароматообразование – образуют ароматические вещества (синегнойная палочка – запах земляники).

3) Пигментообразование – некоторые м.о. образуют красящие вещества.

4) Спорообразование – процесс образования спор в неблагоприятных условиях среды.

Культивирование бактерий:

Различают среды:

1) По конституции: жидкие, полужидкие, плотные. Плотные и полужидкие готовят из жидких, к которым добавляют агар-агар или желатин.

2) По составу: простые – мясопептонный бульон (МПБ), мясопептонный агар (МПА), бульон и агар Хоттингера, пептонный желатин, пептонная вода. ( Пептон – препарат, полученный из молока и мяса животных под действием протеолитических ферментов. На начальных стадиях процесса переваривания белков под действием ферментов, например, пепсина образуются крупные белковые фрагменты, которые и называются пептонами).

Сложные– готовят из простых добавляя к ним кровь, сыворотку, углеводы.

3) По источнику: естественные - готовят из продуктов животного происхождения, растительного.

Синтетического– готовят из определенных органических и неорганических соединений.

4) По назначению: Основные– МПА, МПБ, бульон и агар Хоттингера, пептонная вода.

Специальные – для выделения и выращивания м.о. которые не растут на основных:

А) Элективный (избирательные) – для определения видов микробов, росту которых они стимулируют, задерживая или подавляя рост сопутствующей микрофлоры.

Б) Дифференциально -дианостческие –позволяют отличить один вид микробов от других по ферментативной активности ( Среды Гисса- углеводы и индикаторы).

Питательные среды- субстраты для культивирования( выращивания) м.о., необходимо для изучения свойств микробов: морфологических, биохимических, антипенных и т.д.

Требования к питательным средам:

1) Питательность – содержания достаточного количества питательных веществ в легкоусваемой форме.

2) Оптимальный водородный показатель – слабощелочная среда ( 7.2-7.4). Исключением является – возбудитель туберкулеза ( 6.2-6.8), холерный вибрион ( 8.5-9.0).

3) Буферность – способность нейтрализовать продукты обмена и поддерживать оптимальный уровень рH.

4) Изотоничность – осмотическое давление питательной среды равно соматическому давлению микробной клетки (0,5% р-р NaCl).

5) Стерильность – отсутствие посторонних м.о.

6) Окислительно- восстановительный потенциал– соотношение веществ способных отдавать и принимать электроны в процессе биохимических реакциях.

7) Унифицированность – наличие примерно одинакового набора компонентов, что обеспечивает возможность культивировать большое количество видов м.о.

8) Прозрачность – степень просматриваемости на свету, обеспечивает возможность изучения характера, объема роста м.о. на питательной среде через определенный промежуток времени.

Исходным сырьём для большинства сред- заводские полуфабрикаты, растворимые и животные продукты ( сыворотки, молоко, кровь, уголь и т.д.).

Этапы приготовления сред:

1) Варка на водяной бане, на открытом огне или в варочных котлах подогреваемых паром.

2) Установка оптимального рH с помощью индикаторных бумажек или специальными пробами (иномерами), корректировка рH среды при «+» растворов кислот и щелочей.

3) Осветление с помощью яичного белка для сред, которые при варке мутнеют или темнеют.

4) Фильтрация жидких и расплавленных сред через ватно-марлевый фильтр или путём отстаивания.

5) Розлив сред по пробиркам, флаконам, колбам и т.п.

6) Стерилизация зависит от состава среды и проводится в автоклавах, на водных банях или в свертывателе Коха (это металлический цилиндр, обшитый снаружи материалом (линолеум, асбест), плохо проводящим тепло. На дно наливают воду, а стерилизующий материал помещают сверху на подставку. Аппарат закрывают конической крышкой, в которой имеются отверстия для термометра и выхода пара. Внизу расположен кран для спуска воды. Стерилизацию проводят текучим паром при 100 °С в течение 30-60 мин. При таком режиме погибают вегетативные клетки спорообразующих и неспорообразующих форм микробов. В аппарате Коха стерилизуют те материалы, которые не выдерживают температуру выше 100 °С (желатин, молоко, углеводные среды и др.).

Белковые среды и сыворотку крови, не переносящие температуру 100 °С, стерилизуют дробно при 56-58 °С в водяной бане).

7) Контроль проводится с целью подтверждения стерильности и оптимальности рH.

Алгоритм приготовления простых питательных сред:

1) Мясопептонный бульон (МПБ):

А) К мясной воде «+» 1% пептон, 0.5 частей NaCl.

Б) Кипятят на слабом огне 10-15 минут до растворения веществ.

В) Оптимизируют рH, снова кипятят 30-40 минут, до выпадения осадка.

Г) Фильтруют, доливают до первоначально объема водой.

Д) Стерилизуют 20 минут при 120°С.

2) Мясопептонный агар (МПА):

А) К МПБ до или после стерилизации»+» 2-3% измельченного агар-агара.

Б) Кипятят, помешивая на слабом огне до полного расплавления агара. Можно варить в аппарате Коха или в автоклаве.

В) При необходимости готовую среду осветляют (яичный желток).

Г) Фильтруют, стерилизуют 20 минут при 120°С.

3) Желатиновый столбик – простая среда, в пробирке нужна для определения протеолитических свойств бактерий (расщепление белка). Разжижение желатина – протеолитическая активности.

4) Хромотогеные среды (ХС)– питательные среды, позволяющие по окраске колонии делать предварительные заключения о виде выделенного м.о.

Принцип действия ХС– реактивы в составе среды, взаимодействуют с ферментами м.о. специфичными только для этого вида с образованием окрашенных веществ.

Алгоритмы приготовления сложных питательных сред:

1) Среда с углеводами:

А) Сахарный бульон (СБ)– сложная жидкая питательная среда:

1) К МПБ нейтральной реакции «+» 0.25-2% глюкозы (растворяют в небольшом количестве дистиллированной воде).

2)Стерилизуют три дня подряд по 30 мин или однократно в автоклаве при 115°С 30 мин.

Б) Сахарный агар (СА) – сложная плотная питательная среда:

1) КМПА «+» 0.5-2% глюкозы (растворяют в небольшом количестве дистиллированной воде).

2) Стерилизуют три дня подряд по 30 мин или однократно в автоклаве при 115°С 15 мин.

2) Дифференциально –диагностические среды– предназначены ля определения ферментативной активности культур бактерий, это плотные питательные среды или полужидкие по консистенции, содержащие субстрат индикатор, позволяющий по изменению цвета судить о наличие у бактерий исследуемой культуры ферментов для расщепления субстрата.

А) Среда Эндо– среда для выделения энтеробактерий ( группа бактерий, которые вызывают инфекции ЖКТ и др органов):

1)100 мл МПА рH=7.4 расплавляют на водяной бане или в текучепаровом аппарате.

2) Охлаждают до 70°С и «+» 1 грамм лактозы (предварительно растворяют в воде).

3) В отдельной пробирке готовят 2-3 мл насыщенного раствора фуксина.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.