Основні відмінності прокаріотичних та еукаріотичних мікроорганізмів. Форми бактерій з дефектом синтезу клітинної стінки (протопласти, сферопласти, L-формибактерій).

Визначення мікробіології як науки. Галузі мікробіології. Предмет і завдання медичної мікробіології. Основні риси та тенденції розвиткусучасноїмікробіології

Мікробіологія — галузь науки, яка займається дослідженням мрфології, фізіології, біохімії, молекулярної біології, генетики, екології мікроорганізмів, їх ролі і значення в кругообігу речовин, у патології людини, тварин і рослин.Галузі мікробіології:
-бактеріологія
-мікологія
-протозоологія
-вірусологія
-імунологія
Завдання медичної мікробіології-вивчення етіології інфекційних хвороб,практичне застсування методів мікробіологічної діагностики,специфічної профілактики та терапії
Предмет медичної мікробіології-такі види мо,які в процесі еволюційного розвитку адаптувалися до людського організму,в ньому накопичуються,розмножуються,ведуть паразитичну діяльність,викликаючи інфекційні захворювання.
Зараз активно прогресує галузь синтетичної мікробіології,створюються нові генетично змінені форми мікробів,проводяться маніпуляції з різними генами.

Основні відмінності прокаріотичних та еукаріотичних мікроорганізмів. Форми бактерій з дефектом синтезу клітинної стінки (протопласти, сферопласти, L-формибактерій).

Основнівідмінності між прокаріотичної і еукаріотичної клітинами. Бактеріальна (прокаріотів) клітина оточена клітинною стінкою . Цитоплазма рясно насичена рибосомами . Молекула ДНК зазвичай розташована в центрі клітини. Цитоплазма еукаріотичної клітини оточена цитоплазматичної мембраною, включає мітохондрії, вакуолі, шорстку ендоплазматичну мережу з рибосомами, гладку ендоплазматичну сітку , запасні гранули і ядро.
Здатність до L-трансформації властива багатьом видам бактерій. L-форми утворюються незалежно від їхньої видової приналежності при впливах, які блокують синтез основних компонентів клітинної стінки, або при її руйнуванні відповідними ферментами в умовах підвищеної осмотичної концентрації середовища.Відомий L-трансформувальний ефект пеніциліну. Механізм дії цього антибіотика пов'язаний з порушенням перехресного з'єднання пептидних ланцюгів муреїну, що забезпечує ригідність клітинної стінки бактерій. Муреїн складається з повторюваних муко-пептидних одиниць і одиниць пептидоглікану.
L-варіанти можуть індукуватися пеніциліном у грампозитив-них і грамнегативних бактерій.
Морфологія L-варіантів бактерій вивчається за допомогою світлової мікроскопії, забарвлених препаратів, фазово-контрастної мікроскопії із серійною і цейтраферною кінозйомкою, люмінесцентної мікроскопії з негативним контрастуванням і ультратонкими зрізами.
Нестабільні L-форми бактерій мають дві периферичні мембрани, з них зовнішня, мабуть, являє собою деградовану клітинну стінку, а внутрішня — цитоплазматичну мембрану. Стабільні L-форми мають тільки цитоплазматичну мембрану.

Цитоплазма L-форм структурно подібна до цитоплазми інтактних бактерій, але в -формах у ній є великі вакуолі і гранули всередині вакуолей. У -формах мезосоми втрачаються, і відбувається безпосереднє прикріплення нуклеоїду до мембрани. Унаслідок цього L-форми втрачають клітинну стінку, іноді зберігаючи змінені її фрагменти; відзначається примхливість конфігурації мембран і наявність безлічі тілець і волокон, що містяться в бульбашках, обмежених мембраною. Структурні елементиL -форм підрозділяють на прості і комплексні. їх розміри варіюють від великих (10 мк) до субмікроскопічних гранул (250 ммк) форм, що фільтруються. Здатність L-форм проростати через дрібні пори бактеріальних фільтрів пов'язана не тільки з їхніми розмірами, але і з пластичністю — великі структури, легко деформуючись, проходять через пори більш дрібних фільтрів.
Мікроструктури L-форм представлені РНК- і ДНК-вмісними елементами, переважають останні.
L-форми іноді зберігають деякі види ферментативної активності. Наприклад, деякі штами L-форм стрептокока продукують О-стрептолізин, стрептокіназу, ДНК-азу, М-білок; Ь-форми холерних вібріонів продукують нейрамінідазу, L-форми Єї. ґєґапі — правцевий екзотоксин.
1У зв'язку з відсутністю клітинної стінки L-форми мають антигенні особливості. У L-форм переважають антигенні детермінанти цитоплазматичної мембрани і цитоплазми.

Здатність бактерій культивуватися в L-формі незалежно від наявності в середовищі L-трансформувальних агентів називається стабілізацією. При цьому відбувається необоротна втрата певних ланок біосинтезу клітинної стінки і здатності їхнього відновлення. Нестабільні L-форми відрізняються тим, що при їх культивувані на середовищах, які не містять індукуючого чинника, відбувається реверсія бактерій вихідного виду.

Питання про природу спадкоємних механізмів, що обумовлюють індукцію, стабілізацію і реверсію L-форм бактерій, мало вивчене. Імовірно, перетворення в L-форми і їхню реверсію можуть відбуватися в результаті мутацій. Крім мутаційного механізму, існує масова конверсія L-форм у результаті безпосереднього впливу різних агентів на клітинну стінку.
Утворення L-форм і близьких варіантів бактерій під дією антибіотиків та інших чинників в організмі, тривала їх персистенція і можливість реверсії вихідних видів бактерій показує, що L-форми далеко не байдужі для організму хазяїна. Є дані про L-форми, які зберегли вихідний ступінь патогенності, наприклад, вірулентні штами L-форм холерного вібріона, Clostridium tetani, Cl. perfringens. Здатність L-форм продукувати ферменти агресії, екзо- і ендотоксини свідчить про збереження багатьох факторів вірулентності.

Сферопласти (від грец. Sphaira - куля і plastos - створений, утворений) - бактеріальна клітина з частково зруйнованою (скороченою) клітинною стінкою, що характеризується нестійкістю до змін осмотичного тиску. У гіпертонічному середовищі зазвичай сферопласти приймають сферичну форму, а в ізотонічних середовищах можуть розмножуватися і здійснювати множинні метаболічні реакції, характерні для інтактного організму; підтримувати розвиток бактеріофагів.

3. Морфологія бактерій. Роль окремих структур для життєдіяльності бактерій та у патогенезі інфекційних захворювань.

Бактерії – це переважно одноклітинні організми, які не мають чітко сформованого ядра та хлорофілу. Вони розмножуються простим поділом.
Форма бактерій та їх розміри мають велике таксономічне значення і є важливими критеріями при їх ідентифікації. Мікроскопія патологічного матеріалу та вивчення морфологічних особливостей мікроорганізмів дозволяють встановити діагноз гонореї, сифілісу, лептоспірозу, поворотного тифу, туберкульозу, а також поставити орієнтовний діагноз правця, газової анаеробної інфекції, дифтерії.
Розміри бактерій коливаються від 0,2 до 10 мкм (більшість із них має розміри 0,5 – 0,8 мкм 2 – 3 мкм).
Бактерії можуть мати різну форму (коки, палички, звивисті, ниткоподібні, трикутні, зіркоподібні, кільцеподібні та ін.).
сарцини (розміщуються тюками – до 8, 16, 32, 64) – непатогенні;
стафілококи (мають форму грона) – спричинюють гнійно-запальні процеси;
стрептококи (розміщуються ланцюжком) – спричинюють гнійно-запальні процеси
Коки кулястої форми, але бувають бобоподібні та ланцетоподібні бактерії.
За характером поділу та розміщення розрізняють такі коки:
мікрококи (розміщуються поодиноко, безладно) – сапрофіти (але є й умовно-патогенні), спричинюють запальні процеси;
диплококи (розміщуються попарно, мають форму бобів) – збудники епідемічного цереброспінального менінгіту, гонореї і бленореї;
тетракоки (розміщуються по чотири) – непатогенні;
Палички, що не утворюють спор (аспорогенні), називають просто бактеріями (збудники дифтерії, чуми, кишкових захворювань). Спорогенні палички, що живуть в аеробних умовах і утворюють спори, діаметр яких менший за поперечник клітини, називають бацилами (збудник сибірки). Спорогенні анаеробні палички, які утворюють спори, діаметр яких більший за поперечник клітини, називають клостридіями (схема 4). За формою вони нагадують барабанну паличку, веретено або тенісну ракетку (збудники правця, ботулізму, газової анаеробної інфекції).

До основних факторів патогенності (вірулентності) відносять здатність мікроорганізмів до колонізації, Їх стійкість до різних мікробіцидних факторів організму, властивості інвазивності і токсигенності, а також здатність до тривалого персистування. Здатність до колонізації. Адгезія. Фактори колонізації.Розмноженню бактерій в первинному вогнищі інфікування передує адгезія, тобто закріплення бактерій на поверхні клітин, що, власне, і служить початком інфекційного процесу. Прикріплення до поверхні клітин (наприклад, до епітелію слизових оболонок) забезпечують адгезини, або фактори колонізації - різні мікробні продукти - молекули адгезії (білки, ЛПС, ліпотейхоєві кислоти). Молекули адгезії можуть розташовуватися безпосередньо на поверхні бактеріальної клітини або входити до складу мікроворсинок або капсул.
Взаємодія інфекційного агента з епітеліальними клітинами відбувається в результаті декількох типів зв'язків, Різних за природою і специфічності. Виділяють зв'язки, засновані на взаємодії електростатичних сил, обумовлені гідрофобними властивостями поверхні, ліганд-рецепторні взаємодії. Заряд. Бактеріальні та еукаріотичні клітини заряджені негативно, але поверхневі мікроворсинки грамнегативних бактерій знижують заряд бактерій і зменшують електростатичні сили відштовхування. Гідрофобність. Безкапсульні бактерії мають високу гідрофобність, що підсилює адгезивність; Гідрофобні ділянки володіють спорідненістю до ліганд на поверхні еукаріотичих клітин, що і призводить до міцності зв'язку. Специфічні взаємодії. На поверхні бактерій є молекули, здатні до стереоспецифічного зв'язування з комплементарними молекулами на мембранах еукаріотичних клітин (наприклад, гемаглютиніни або тейхоєві кислоти). Інші механізми колонізації. Деякі бактерії здатні «заздалегідь готувати» місце для подальшого розмноження; наприклад, нейрамінідаза полегшує проникнення холерного вібріона через шар слизу і контакт з сіалосодержащімі рецепторами епітелію кишечника. Мікроорганізми також здатні сорбувати на бактеріях, вже колонізували поверхню слизових оболонок, або пов'язувати білки (наприклад, фібронектину), рецептори до якого є на багатьох клітинах макроорганізму. У капсульованих бактерій в прикріпленні активно беруть участь полісахариди капсули. Для успішної колонізації вогнища первинного інфікування бактерії повинні витримати дію численних і різноманітних мікробіцидних факторів господаря. Для захисту від них мікроорганізми активно використовують ряд структур (наприклад, капсули) і синтезованих речовин (наприклад, ферменти).

4. Класифікація та морфологія найпростіших.

Найпростіші (лат. Protozoa, від гр. πρῶτος «перший» і ζῷα, форми мн. від гр. ζῷον «жива істота») — поліфілетична група, царство одноклітинних або колоніальних еукаріотів, які мають гетеротрофний тип живлення..Більшість найпростіших — мікроорганізми, але деякі (наприклад, колоніальні інфузорії зоотамніуми або поодинокі спіростомуми) досягають розмірів в декілька міліметрів і добре видні неозброєним оком. Справжніх багатоклітинних форм серед найпростіших немає (за винятком загадкових Myxozoa, які, ймовірно, є тваринами).
Будованайпростіших надзвичайно різноманітна, однак усім їм властиві ознаки, характерні для організації та функцій клітини. Як і в інших клітинах, основними компонентами клітини найпростішого є цитоплазма і ядро. Цитоплазма обмежена зовнішньою мембраною, яка регулює надходження речовин у клітину; у багатьох видів вона ускладнюється додатковими структурами, що збільшують товщину й механічну міцність зовнішнього шару. Таким чином виникають утвори типу пелікули і оболонки, які будуть розглянуті далі.
Цитоплазма найпростіших, як правило, складається з двох шарів – зовнішнього, світлішого й щільнішого – ектоплазми – і внутрішнього, в якому розміщені органели і включення клітини, - ендоплазми. Крім загально клітинних органел у цитоплазмі найпростіших можуть бути різноманітні спеціальні органели. Особливо представлені тут різні фібрилярні утвори – опорні й скоротливі волоконця, скоротливі вакуолі, травні вакуолі тощо. У найпростіших є одне або кілька типових клітинних ядер. Ядро найпростіших має типову двошарову ядерну оболонку. В ядрі містяться розсіяний хромати новий матеріал і ядерця. Ядра найпростіших характеризуються винятковою морфологічною різноманітністю за розмірами, числом ядерець, кількістю ядерного соку тощо.
На відміну від соматичних клітин багатоклітинних найпростіші характеризуються наявністю життєвого циклу. Він складається з ряду послідовних стадій, які в існуванні кожного виду повторюються з певною закономірністю. Найчастіше цикл розпочинається стадією зиготи, що відповідає заплідненій яйцеклітині багатоклітинних. За цією стадією іде одноразове чи багаторазово повторюване безстатеве розмноження, яке здійснюється шляхом клітинного поділу. Потім утворюються статеві клітини (гамети), попарне злиття яких знову дає зиготу.
Важливою біологічною особливістю багатьох найпростіших є здатність до інцистування. При цьому тварини заокруглюються, скидають або втягують органели руху, виділяють на свою поверхню щільну оболонку і переходять у стан спокою. В стані цисти найпростіші можуть витримувати різні коливання умов зовнішнього середовища, зберігаючи життєздатність. З настанням сприятливих для життя умов цисти розкриваються і найпростіші виходять з них у вигляді активних, рухливих особин.

Найпростіші досить поширені. Багато з них живе у морі, деякі в прісних водоймах. Існують види, які живуть у вологому ґрунті. Значного поширення набули паразитичні форми найпростіших. Багато з них спричинюють тяжкі хвороби людини, домашніх і промислових тварин, рослин.
За будовою органел руху і особливостями розмноження тип Найпростіші поділяють на 4 класів:

• Ø саркодові;

• Ø джгутикові – рухаються за допомогою одного або декількох джгутиків. Мають хлорофіл, і при масовому розмноженні можуть давати цвітіння води. Представник: євглена зелена.

• Ø споровики – ендопаразит, з рисами спрощеної організації. Форма тіла не рідко амебовидна. Розмноження відбувається статевим і безстатевим шляхом. У споровиків є збірні, об’єднуючі форми, що свідчать про їх спільне походження від різних предків. Представник: коксидії – паразитує у епітеліях кишечниках і протоках печінки в основному у кролів. Малярійний плазмодій – збудник малярії, 4 види якого паразитують у людини і декілька видів у птахів. Частину життя малярійний плазмодій проводить у червоних тільцях людини, а частину у комарах.

• Ø інфузорії – відрізняються від найпростіших більш складною будовою – наявність ядерного комплексу з мікро- і макронуклеуса. Крім цього, у їхній будові тіла є спеціальні «органи травлення» – глотка. Розмножуються поперечним поділом