Нитевидные формы бактерий имеют клетки в виде нитей. К ним относятся серо- и железобактерии – обитатели водоемов. К нитевидным формам относятся актиномицеты

Лекция №1

Предмет и задачи медицинской микробиологии. Систематика и номенклатура микроорганизмов. Основные морфологические группы бактерий. Микроскопические методы исследования. Устройство микроскопа.

Микробиология – это наука о микроорганизмах. Микроорганизмы – это организмы (живые существа), которые имеют мельчайшие (микроскопические) размеры и не видны невооруженным глазом. К микроорганизмам относятся бактерии, вирусы, грибы, животные и растения.

Микроорганизмы играют огромную роль в природе и жизни человека. Они участвуют в круговороте веществ, в поддержании плодородия почвы и газового состава атмосферы.

Большинство микроорганизмов безвредно для человека, а многие из них полезны. Микроорганизмы, которые не оказывают неблагоприятного влияния на организм человека и не вызывают заболеваний, называются непатогенными или сапрофитами. Но имеется группа микроорганизмов, которые вызывают различные заболевания (патологии). Они называются патогенными. Существуют также микроорганизмы, которые вызывают заболевания при определенных условиях – снижении сопротивляемости (резистентности) организма. Они называются условно-патогенными.

Медицинская микробиологияизучаетпатогенные и условно-патогенные микроорганизмы, которые вызывают инфекционные заболевания. К ним относятся бактерии, вирусы, грибы и простейшие. Медицинская микробиология подразделяется на бактериологию, вирусологию, микологию и протозоологию. Каждый раздел изучает морфологию, физиологию, размножение и генетические особенности патогенных микроорганизмов, их роль в этиологии и патогенезе заболеваний, клинические проявления заболеваний, их диагностику, профилактику и лечение.

Систематика микроорганизмов – это наука, изучающая их разнообразие и занимающаяся систематизацией микроорганизмов по сходству, различиям и взаимоотношениям друг с другом. Раздел систематики, изучающий принципы классификации, называется таксономией. Классификация – это распределение организмов в родственные группы – таксоны. Более крупные группы разделяются на более мелкие, а мелкие объединяются в более крупные. Самый крупный таксон – царство. Самый мелкий (элементарный) таксон – вид.

Существует следующая классификация живых организмов, живущих на Земле.

Патогенные микроорганизмы относятся к царствам Вирусы, Бактерии, Животные (подцарство Простейшие) и Грибы.

Самой обширной и разнообразной группой возбудителей заболеваний являются бактерии. Бактерии– это одноклеточные микроорганизмы, т.е. одна клетка – это целый организм. Размеры клеток измеряются в микрометрах; 1 мкм= 10^-3мм.

Основой классификации бактерий является вид. Виды объединяются в роды, роды всемейства, семейства в порядки, порядки в классы, классы в отделы, а отделы в царство.

К царству Бактерии относятся 4 отдела:

отд. Gracilicutes – Грациликуты; грамотрицательные бактерии с тонкой клеточной стенкой;

отд. Firmicutes – Фирмикуты; грамположительные бактерии с толстой клеточной стенкой;

отд. Tenericutes – Тенерикуты; бактерии без клеточной стенки;

отд. Mendosicutes – Мендозикуты; бактерии с дефектной клеточной стенкой.

Для названия видов бактерий используется бинарнаяилидвойная номенклатура. Первое слово обозначает род, а второе слово – вид.

Например:

Bacillus anthracis – возбудитель сибирской язвы;

Shigella dysenteria – возбудитель дизентерии;

Salmonella typhi – возбудитель брюшного тифа;

Escherichia coli - кишечная палочка;

Staphylococcus aureus – золотистый стафилококк;

Bacillus anthracoides – сибиреязвенноподобная палочка.

Бактериальные клетки внешне отличаются друг от друга по размеру, форме и расположению клеток. Эти признаки называются морфологическими свойствамибактерий.. Морфологические признаки имеют большое значение для определения вида (идентификации).

По морфологическим свойствам различают 4 группыбактерий: кокки, палочки, извитые и нитевидные формы.

1. Кокки имеют шаровидную (округлую) форму и размеры 0,5-1,5 мкм.

По расположению клеток различают:

а) микрококки (р. Micrococcus) – клетки располагаются одиночно;

б) диплококки (р. Diplococcus) – располагаются по две клетки, к патогенным диплококкам относятся пневмококки – возбудители пневмонии; гонококки – возбудители гонореи; менингококки – возбудители менингита; пневмококки имеют овальную форму, а гонококки и менингококки – бобовидную форму;

в) стрептококки (р. Streptococcus) – располагаются в виде цепочек;

г) тетракокки (р. Tetracoccus) – располагаются по 4 клетки;

д) сарцины (р. Sarcina) – располагаются в виде пакетов (кубиков) клеток;

е) стафилококки (р. Staphylococcus) – образуют беспорядочные скопления в виде виноградной грозди.

2.Палочки имеют цилиндрическую форму и размеры 1-8 х 0,5-2 мкм. Это самая многочисленная и разнообразная группа бактерий. Палочки могут быть правильной и неправильной формы, прямыми или слегка изогнутыми в виде запятой – вибрионы (например, холерный вибрион). Концы палочек могут быть обрезанными, закругленными, заостренными или в виде утолщения.

Те палочки, которые не образуют спор, называются бактериями. Аэробные палочки, образующие споры, называются бациллами. Анаэробные палочки, образующие споры, называются клостридиями. .

Большинство палочек располагается беспорядочно, поодиночке.

Но могут быть:

а) диплобактерии и диплобациллы – палочки, расположенные по две;

б) стрептобактерии и стрептобациллы – палочки, расположенные вцепочки;

в) палочки могут располагаться под углом друг к другу в виде V или Х (возбудители дифтерии).

3. Извитые формы имеют изгибы в виде одного или нескольких оборотов спирали. Клетки отличаются по длине и толщине, по количеству и характеру завитков. Длина клеток варьирует от 5 до 30 мкм при толщине 0,25-1 мкм.

К извитым формам относятся спириллы, которые имеют изгибы, напоминающие спираль. Представители рода Campylobacter имеют изгибы как у крыла летящей чайки.

К этой группе бактерий можно отнести и спирохеты, которые имеют ряд отличительных особенностей.

Нитевидные формы бактерий имеют клетки в виде нитей. К ним относятся серо- и железобактерии – обитатели водоемов. К нитевидным формам относятся актиномицеты.

В зависимости от условий среды форма и размеры клеток могут изменяться. Это свойство называется полиморфизмом.

Для изучения морфологических признаков применяют микроскопические методы.

Используются различные микроскопы и методы микроскопии. Световые микроскопы используют для изучения микробов с размерами не менее 0,2 мкм.

Микроскоп состоит из механической и оптической части.

Механическая часть: штатив, тубус с револьвером, предметный столик, макровинт и микровинт.

Оптическая часть: объективы, окуляры, конденсор, зеркало.

Увеличение микроскопа – это произведение увеличения объектива на увеличение окуляра (например: 90х10=900).

Под микроскопом можно наблюдать живые неокрашенные и окрашенные микробы. Но чаще исследуют препараты убитых и окрашенных микробов. Вначале готовят мазок из микробной культуры или патологического материала, высушивают и фиксируют его. Во время фиксации микробные клетки погибают и прикрепляются к стеклу. Используют физические и химические методы фиксации. Физический метод – фиксация мазка над пламенем спиртовки (несколько секунд) мазком вверх. Химические методы – фиксация в этаноле, метаноле, формалине, ацетоне и т.д.Для окраски фиксированных мазков применяют простые и сложные методы окраски. Простыеметоды – это методы, когда применяют один краситель. Сложныеметоды – несколько красителей и другие вещества. Окрашенный мазок называется препаратом.

Для изучения окрашенных препаратов применяется иммерсионная микроскопия при помощи иммерсионного объектива, дающего большие увеличения (х90). При работе с иммерсионным объективом на препарат наносят каплю кедрового масла, т.к. его показатель преломления близок к показателю преломления стекла (n=1,51).

ЛЕКЦИЯ №2

Структура бактериальной клетки.

Клетки бактерий имеют более простое строение, чем клетки других организмов, т.к. бактерии – это прокариоты. У бактерий нет митохондрий, эндоплазматического ретикулума, комплекса Гольджи, лизосом, пероксисом и пр.

У бактерий выделяют обязательные и необязательные органоиды клетки.

Обязательные органоиды: клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана (ЦПМ), цитоплазма, нуклеоид, мезосомы, рибосомы.

Клеточная стенка прочная и упругая поверхностная структура.

Функции: 1) придает форму клетке; 2) защита; 3) поддержание осмотического давления; 4) транспорт веществ, питание, деление; 4) антигенность.

В состав стенки входит пептидогликан.

Пептидогликан

1) тетрапептид + 2) гетерополисахарид (гликан)

ковалентная связь

Строение клеточной стенки у разных бактерий разное. Клеточная стенка окрашивается по методу Грама. Этот метод имеет очень большое значение для определения вида возбудителя (идентификации).

По отношению к окраске по Грамму различают грамположительные (грам"+") и грамотрицательные (грам"-") бактерии.

Строениеклеточной стенкиграм"+" бактерий:

1) толстая стенка (15 - 80 нм);

2) несколько слоев пептидогликана (40-90%);

3) есть тейхоевые кислоты;

4) небольшое количество липидов.

Строениеклеточной стенкиграм "-" бактерий:

1) тонкая стенка (10-15 нм);

2) один слой пептидогликана (5-10%);

3) нет тейхоевых кислот;

4) много липидов (10-20%).

В стенке - три слоя: 1) один слой пептидогликана; 2) волнообразная наружная мембрана; она соединена с пептидогликаном молекулами липопротеидов; 3) липополисахаридный слой, он не закрывает полностью наружную мембрану. Липополисахариды состоят из трех частей: а) липид А; б) ядро; в) О-специфическая цепь. Липид А погружен в наружную мембрану (придает токсичность – эндотоксин). О-специфическая цепь определяет антигенность (О-антиген).

Сущность метода Грама.

ГРАМ"+"бактерииокрашиваютсяв сине-фиолетовый цвет. т.к.

1) грам"+" бактерии содержат мало липидов, красители хорошо впитываются;

2) в стенке много пептидогликана и есть тейхоевые кислоты – образуется прочный комплекс с красителями (генциановый фиолетовый + йод);

3) после обработки спиртом поры суживаются и красители задерживаютсяистенка окрашивается в цвет красителей (сине-фиолетовый).

Грам"+" бактерии: стафилококки, стрептококки, бациллы, клостридии, актиномицеты.

ГРАМ"-"бактерииокрашиваютсяв красный цвет,т.к.:

1) в стенке много липидов и комплекс красителей (генциановый фиолетовый + йод)плохо впитывается;

2) мало пептидогликана и нет тейхоевых кислот - образуется непрочный комплекс с этими красителями;

3) после обработки спиртом поры остаются широкими и красители вымываются;

4) при окраске фуксиномстенка окрашивается в цветэтогокрасителя (красный).

Грам"-" бактерии: кишечная палочка, холерный вибрион, спирохеты, риккетсии, хламидии.

Отношение микроорганизмов к окраске по Грамму (а также к другим красителям) называется тинкториальными свойствами микроорганизмов.

При нарушении образования клеточной стенки (под влиянием лизоцима, пенициллина) образуются протопласты, сферопласты, L- формы.

Протопласты –это бактерии, полностью лишенные клеточной стенки. Сферопласты –бактерии, у которых клеточная стенка частично сохраняется. Такие бактерии внешне не отличаются по форме (шаровидные клетки разной величины), становятся более проницаемыми и осмотически чувствительными, не делятся. L- формы –бактерии, у которых нарушено образование клеточной стенки, но сохраняется способность к делению.

Цитоплазматическая мембрана (ЦПМ)окружает наружную поверхность цитоплазмы. Строение: двойной слой (бислой) фосфолипидов и белки. Белки находятся на поверхности бислоя и могут частично или полностью погружаться в липидный слой или пронизывать его насквозь. Функции: 1) активный транспорт (транспортные белки-пермеазы); 2) метаболические процессы (синтез клеточной стенки, энергетический обмен); 3) деление клетки; 4) образование спор.

Цитоплазма -сложный раствор с органоидами, заполняющий полость клетки. Функции:объединяет в одно целое нуклеоид и другие органоиды клетки, обеспечивает их взаимодействие и деятельность клетки как единой целостной живой системы.

Нуклеоид – аналог ядра (образование, подобное ядру). Строение: одна кольцевая двунитчатая молекула ДНК (одна хромосома), немного РНК и негистоновых белков; нет мембраны, ядрышка, не делится митозом. Функции: хранение и передача наследственной информации.

Рибосомы. Строение: 50% РНК и 50% белки; имеют округлую форму; две субъединицы (малая и большая). Функция:биосинтез белка. Рибосомы бактерий имеют 70 S (коэффициент осаждения), а у эукариот – 80 S. Поэтому некоторые антибиотики, которые подавляют биосинтез белка на рибосомах, связываются с рибосомами бактерий, но не с рибосомами эукариотических клеток.

Мезосомы. Строение: впячивания ЦПМ внутрь клетки в виде клубков, петель, пластинок, трубочек. В мембранах мезосом находятся ферменты дыхания, пигменты фотосинтеза. Функции: организация и координация ферментных систем в клетке, обеспечивают энергией деление клетки, синтез клеточной стенки, образование спор, секрецию веществ.

Необязательные структуры: капсула, жгутики, фимбрии (пили), споры, плазмиды, включения.

Капсула. Строение:наружный толстый слой слизи определенной формы и упорядоченного строения ( микрокапсула – более тонкое слизистое образование, выявляемое при электронной микроскопии).Состоит из полисахаридов или белков (возбудители сибирской язвы и чумы).

Патогенные бактерии образуют капсулу внутри организма хозяина (например, пневмококки, бациллы сибирской язвы). В чистых культурах бактерий капсула образуется реже.

Функции: 1) защита от повреждений и высыхания (капсулы гидрофильны и хорошо связывают воду); 2) защита от фагоцитоза патогенных бактерий в макроорганизме (капсула - признак вирулентности этих бактерий).

Капсулы окрашиваются по методу Бурри-Гинса. Клетки окрашиваются в красный цвет, капсулы бесцветные, тушь создает темный фон (негативное контрастирование).

Жгутики. Строение:тонкие нити, отходящие от ЦПМ. Состоят из фибрилл, покрытых чехлом. Фибриллы состоят из сократительного белка флагеллина. Жгутики прикрепляются к ЦПМ и клеточной стенке специальными дисками (базальное тело). Импульсы в базальном теле вызывают сокращение белка флагеллина и жгутики совершают вращательные движения. Функция: движение клеток.

По количеству и расположению жгутиков выделяют следующие группы бактерий:

- монотрихи – один жгутик на одном из концов клетки (холерный вибрион);

- перитрихи – 20-30 жгутиков по всей клетке (кишечная палочка);

- лофотрихи – пучок (несколько) жгутиков на одном конце клетки (синегнойная палочка);

- амфитрихи – один или пучок жгутиков на противоположных концах клетки (спириллы).

Жгутики выявляют:

1) метод серебрения по Морозову; 2) в препаратах "раздавленная" или "висячая" капля (витальные - прижизненные препараты); вывод о том, что есть жгутики, делают по подвижности микробов; 3) при помощи электронной микроскопии.