ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ МИКРОБИОЛОГИИ

Становление микробиологии как науки происходило в три этапа. На первом этапе было установлено существование микробов в природе; на втором – дифференцированы виды микробов, на третьем – началось изучение иммунитета и профилактики инфекционных болезней, вызванных патогенными микробами.

Описательный период. Этот период развития микробиологии берет начало от первых наблюдений голландского естествоиспытателя Антония ван Левенгука (1632–1723), который, изготовив микроскоп, увеличивающий объект в 160–300 раз, сумел увидеть и описать все основные формы бактерий, назвав их animalcula viva (живые зверьки). В 1695 г. был издан труд «Тайны природы, открытые Антонием Левенгуком».

После исследований Левенгука были сделаны попытки доказать роль микробов в происхождении инфекционных заболеваний. В 1840 г. в печати появилась статья Ф. Генле «О миазмах и контагиях», где автор обосновал этиологическое значение микробов в происхождении инфекционных заболеваний, впоследствии названное триадой Генле–Коха:

1) предполагаемый возбудитель должен с постоянством обнаруживаться при определенной болезни и не встречаться при других заболеваниях и у здоровых людей; 2) патогенный микроб должен быть выделен из организма в чистом виде; 3) должна быть доказана способность микроба вызывать соответствующее заболевание у экспериментальных животных.

В период описательной микробиологии были установлены возбудители фавуса (И. Шенлейн, 1839) и стригущего лишая (И. Груби, 1843), в крови больных животных обнаружены бациллы сибирской язвы (А. Поллендер, 1849; К. Давен, 1850).

Физиологический период развития. Разрозненные факты описательного периода микробиологии были обобщены и приумножены основателем микробиологии и современной медицины французским ученым Луи Пастером (1822–1895), с именем которого связано развитие второго, физиологического периода микробиологии и эпохальные открытия сущности брожения (1857), невозможности самопроизвольного зарождения (1860), причин порчи пива и вина (1865), болезней шелковичных червей (1868), микробной обусловленности и заразности инфекционных болезней (1881), методов изготовления вакцин и способов предохранения от куриной холеры, сибирской язвы и бешенства (1882–1885).

Большую роль в истории развития микробиологии сыграли труды немецкого ученого Р. Коха (1843–1910), который разработал метод выделения чистых культур микроорганизмов на плотных питательных средах, в частности ввел в практику агар–агар, желатину, свернутую сыворотку, кусочки овощей, предложил методы окраски бактерий анилиновыми красителями, усовершенствовал микроскоп, благодаря чему выделил и описал возбудителей сибирской язвы, туберкулеза и холеры, а его ученики и последователи к концу 19 в. открыли почти всех других возбудителей бактериальных инфекций.

Иммунологический этап. Основоположником иммунологического этапа в развитии микробиологии является выдающийся русский ученый И. И. Мечников (1845–1916) – творец фагоцитарной теории иммунитета, за разработку которой ему была присуждена Нобелевская премия. Он положил начало учению об антагонизме микробов, о причинах преждевременного старения и возможности продления жизни человека, внес большой вклад в изучение туберкулеза, холеры, сифилиса. И. И. Мечников является создателем русской школы микробиологов, труды которых легли в основу развития современной медицины. Среди самых удачливых охотников за микробами следует выделить Ф. А. Леша, впервые обнаружившего дизентерийную амебу, и первооткрывателя возбудителя кожного лейшманиоза П. Ф. Боровского, основателей эпидемиологии и паразитологии в России Д. К. Заболотного, В. К. Высоковича и Е. И. Марциновского.

Русские ученые стояли у истоков развития многих новых разделов и научных направлений в микробиологии. В частности, в конце 19 в. А. М Безредка положил начало учению о местном иммунитете. Труды С. Н. Виноградского, открывшего нитрифицирующие и азотфиксирующие бактерии, легли в основу развития сельскохозяйственной микробиологии. Д. И. Ивановский в 1892 г. открыл вирусную природу мозаичной болезни листьев табака и по праву является основоположником вирусологии

3. Систематика микроорганизмов. Классификация, идентификация и номенклатура. Понятие вида в микробиологии.

Систематика – это наука, к/я решает вопросы клсф мкÒ-в. Располагает всех мкÒ по опред группам в соответствии с их сходными ФТ и ГТ пр!! Эти группы, объединяющие отдельных мкÒ, наз ТАКСОНАМИ. Выделяют след таксономические единицы: вид (species) > род (genus) > семейство (familia) > порядок > класс > тип > царство (Procaryotae, Eucaryotae, Vira)

Вид – это …

Т.к. внутри вида т/же есть различия м/у мкÒ, то выделяют ещё:

ШТАММ – объединяет мкÒ одного и того же вида, но выделенные из опред источника и в опред время.

КЛОН – это культура мкÒ, полученная из единичной клетки, к/я размножилась и дала начало целой популяции.

Когда образуется большое скопление клеток, то среди них могут быть клетки с отклонениями – биовары (биологические варианты), хемовары, фаговары, серовары (серологические варианты, имеющие разные антигенные свойства), резистенсвары.

По морфологическим признакам выделяют 3 основных группы:

- Кокковидные

- Палочковидные

- Извитые формы

Внутри группы так же идет деление: в группе кокковидных - микрококки, диплококки, тетракокки, кокки расположенные в виде цепочек, скоплений, пакетов. В группе палочковидных - короткие, длинные, толстые, тонкие, могут выстраиваться друг за другом, в виде частокола, под углом. Коккобактерии - очень мелкие палочки. Среди извитых форм - в виде запятой, в виде латинской С. Эта форма тех или иных микроорганизмов может изменяться в зависимости от способа культивирования, внутри макроорганизма, поэтому часто отмечается полиморфизм.

Номенклатура – список названий разл групп мкÒ. Кажд мкÒ им св назв в осн к/го положена бинарная система, т.е. название мкÒ состоит из названия рода и вида (Staphilococcus aureus). Как правило, родовое название пишется с заглавной буквы, м.б. сокращённым, видовое – полностью.

4. Гено- и фенотипические характеристики, используемые для изучения микроорганизмов.

1. Морфология: размеры, форма, тинкториальные свойства, наличие и кол-во жгутиков, пилей, капсулы.

2. Характер роста на различных средах (помутнение-осадок-пленка – на жидких средах, или: форма, прозрачность, пигмент, размеры, консистенция, структура и край колонии – на плотных средах).

3. Биохимические свойства: расщепление углеводов, желатина, ГАГ и проч.

4. Продуцируемые моргом токсины

5. Антигенные свойства компонентов морга

6. Характер вызываемого им иммунитета

5. Понятие о царствах жизни, основные таксоны микроорганизмов.

По оформленности генетического материала все живое делят на три царства: Procaryotae (прокариоты), Eucaryotae (эукариоты), Vira (вирусы).

Микробы принадлежат всем трем царствам, но б-во патогенных моргов – к прокариотам и вирусам.

6. Понятия штамм, колония, клон, культура микроорганизмов.

ШТАММ – объединяет микроорганизмы одного и того же вида, но выделенные из различных источников или даже из одного и того же источника, но в разное время. Штаммы одного вида могут быть абсолютно идентичными или различаться по отдельным признакам, нпр., по способности ферментировать к.-л. сахар, по устойчивости к к.-л. антибиотику и т.д.

КОЛОНИЯ – изолированные скопления клеток, образующиеся на поверхности плотных пит. сред.

КЛОН – это культура микроорганизмов, полученная из единичной клетки, которая размножилась и дала начало целой популяции.

ЧИСТАЯ КУЛЬТУРА – популяция микробов. состоящая из особей одного вида.

7. Основные отличия прокариотических и эукариотических клеток.

Микроорганизмы относятся к царству прокариот:

1) отсутствие ядерной мембраны,

2) слабо развитая ЭПС,

3) нет митохондрий, хлоропластов,

4) нет КГ,

5) не обладают эндоцитозом.

6) Ядерное вещество представлено 1 хромосомой - двухнитчатая, кольцевидной формы молекулы ДНК.

7) Ядерный материал сосредоточен в центральной части и имеет вид филоментозных образований.

8) Цитоплазма имеет вид зернистого образования, куда входят различные вакуоли, рибосомы, гликоген, крахмал, зерна волютина (питательный запас).

8. Характеристика основных морфологических форм бактерий.

По морфологическим признакам выделяют 3 основных группы:

1. Кокковидные:

микрококки, диплококки, тетракокки, стрептококки, стафилококки, сарцины

2. Палочковидные:

короткие, длинные, толстые, тонкие, могут выстраиваться друг за другом, в виде частокола, под углом (в виде V), с закругленными концами, с заостренными концами, коккобациллы (оч. мелкие палочки, их можно спутуть с кокками)

3. Извитые формы:

- в виде запятой (напр., вибрион холеры)

- в виде латинской S (напр., Campillobacter, Helicobacter

Форма тех или иных микроорганизмов может изменяться в зависимости от способа культивирования, внутри макроорганизма, поэтому часто отмечается полиморфизм.

По размеру различают:

а) мелкие мк® - Д < 2 мкм

б) средние – 2 < Д < 4 мкм

в) крупные – Д > 4

9. Строение бактериальной клетки. Обязательные и необязательные органоиды.

Микроорганизмы относятся к царству прокариот: отсутствие ядерной мембраны, слабо развитая ЭПС, нет митохондрий, хлоропластов, нет КГ, не обладают эндоцитозом. Ядерное вещество представлено 1 хромосомой. Она двухнитчатая, кольцевидной формы молекулы ДНК. Ядерный материал сосредоточен в центральной части и имеет видфиломентозных образований. Цитоплазма имеет вид зернистого образования, куда входят различные вакуоли, рибосомы, гликоген, крахмал, зерна волютина (питательный запас).

ЦПМ состоит из 3 слоев, выполняет барьерную функцию, поддерживает осмотическое давление в клетке, способствует переходу питательных веществ внутрь клетки и выходу продуктов обмена веществ во внешнюю среду. Клеточная стенка у разных видов микроорганизмов различна по строению. В состав ее входит редкий гетерополимер- пептидогликан- у разных микроорганизмов он имеет различную толщину, на чем основан один из основных методов окраски- по Граму. В соответствии с окрашиванием микроорганизмы делятся на 2 группы: грам положительные и грам отрицательные. У Гр+ микроорганизмов в составе клеточной стенки- большое количество пептидогликана, он многослойный, на его долю приходится 80% от химического состава клеточной стенки. У Гр- пептидогликана всего 10% и он однослойный. Тейхоевые кислоты в стенке Гр+ имеются, у Гр- их нет. За счет этих 2 компонентов микроорганизмы окрашиваытся разно: Гр+- в синий цвет(удерживают генциан виолет). Гр- окрашиваются фуксином в красный цвет. Отношение к окраске - это тинкториальные свойства.

Клеточная стенка - это необязательный структурный элемент. Ее не имеют микоплазмы, L-формы микроорганизмов. L-формы образуются из обычных микроорганизмов, которые по ряду причин теряют клеточную стенку. Без клеточной стенки микроб более уязвим к факторам окружающей среды.

ЦПМ имеет специфические выпячивания внутрь цитоплазмы – мезосомы. Они делятся на центральные и латеральные. Мезосомы способны соединяться с ДНК и участвовать в делении бактериальной клетки- растаскивают нити ДНК по полюсам.

Многие микроорганизмы имеют капсулу, она состоит из скопления слизистого материала и выполняет защитную функцию. У патогенных микроорганизмов капсула образуется только внутри макроорганизма, она является фактором патогенности, препятствует фагоцитозу, доступу к микробу антител, бактериофагов. Капсула не окрашивается обычными красителями, только по Гимсу- Бурри. Препарат смешивают с черной тушью, которая образует темный фон, затем окрашивают фуксином.

Жгутики являются органами передвижения. Они крепятся к внутренней поверхности ЦПМ, имеют нитевидную форму. 1 жгутик- это монотрихий, жгутики по периметру - перетрих. Жгутики очень тонки, окрашиваются по Морозову - искусственно увеличиваются размеры жгутиков. Так же этот метод окраски используется для окраски особо крупных микроорганизмов - обработка кислотой, жгутики разрыхляются, увеличиваются в размерах, обрабатывают танином (закрепляют), красят азото- кислым серебром.

Пили - очень тонкие образования. Пили- адгезии- это рецепторный аппарат, с их помощью клетка крепится к поверхности клеток макроорганизма. Секс-пили участвуют в конъюгации. Пили- адгезии выявляют с помощью специфических реакций- реакции бактериальной гемагглютинации.

10. Основные отличия Грам "+" и Грам "--" бактерий. Механизм окраски по Граму.

В состав клеточной стенки входит редкий гетерополимер – пептидогликан - у разных микроорганизмов он имеет различную толщину, на чем основан один из основных методов окраски- по Граму. В соответствии с окрашиванием микроорганизмы делятся на 2 группы: грам-положительные и грам-отрицательные. У Гр+ микроорганизмов в составе клеточной стенки- большое количество пептидогликана, он многослойный, на его долю приходится 80% от химического состава клеточной стенки. У Гр- пептидогликана всего 10% и он однослойный. Тейхоевые кислоты в стенке Гр+ имеются, у Гр- их нет. За счет этих 2 компонентов микроорганизмы окрашиваытся разно: Гр+- в синий цвет (удерживают генцианвиолет). Гр- окрашиваются фуксином в красный цвет. Отношение к окраске - это тинкториальные свойства.

Клеточная стенка. Это внешняя структура бактерий толщиной 10–35 нм, отделенная от цитоплазматической мембраны очень узким ободком периплазматического пространства. Она несет в основном формообразующую и защитную функции.

Главным компонентом клеточной стенки бактерий является особый, только им присущий гетерополимер, который называется пептидогликаном. Это вещество состоит из параллельно чередующихся полисахаридных (гликановых) цепей, поперечно скрепленных пептидными связями. Пептидогликан придает клеточной стенке бактерий большую прочность и защищает их от действия осмотического давления, которое может достигать внутри клетки 20–25 атм.

При действии лизоцима, пенициллина и некоторых других веществ, разрушающих пептидогликан или нарушающих его синтез, бактерии вначале превращаются в сферопласты, а далее, полностью утратив клеточную стенку, – в бесформенные протопласты, быстро подвергающиеся плазмолизу. Дефектные по клеточной стенке бактерии, которые образуются в организме, обладают жизнеспособностью и патогенностью, называют L–формами в честь института Листера, где они были открыты.

Количественное содержание пептидогликана определяет характер окраски бактерий и других прокариот по Граму. Те из них, которые содержат в клеточной стенке большое его количество (около 90 % пептидогликана), окрашиваются по Граму в сине–фиолетовый цвет и их называют грамположительными, все другие, содержащие в оболочке 5–20 % пептидогликана, – в розовый цвет и их называют грамотрицательными. Толщина слоя пептидогликана в клеточной стенке грамположительных бактерий в несколько раз больше, чем у грамотрицательных.

Помимо пептидогликана, в клеточной стенке грамположительных бактерий содержатся тейхоевые кислоты, полисахариды и белки. Грамотрицательные бактерии покрыты наружной мембраной, в состав которой входят липополисахариды и базальные белки.

Для окраски по Граму необходимо подготовить: 1) феноловый раствор генцианового фиолетового (генцианвиолет – 1 г, этанол 96 % – 10 мл, фенол кристаллический – 2 г, вода дистиллированная – 100 мл); 2) раствор Люголя – концентрированный раствор калия иодида (2 г), в котором растворяют кристаллический йод (1 г), а затем прибавляют дистиллированную воду (300 мл); 3) этанол 96 %; 4) водный фуксин Пфейффера.

Техника окраски по Граму. 1. Фиксированный мазок 1–2 мин окрашивают раствором генцианвиолета (по методу Синева его покрывают пропитанной тем же красителем полоской фильтровальной бумаги, которую смачивают 2–3 каплями воды). 2. Слив генцианвиолет (сняв полоску бумаги Синева), мазок 1 мин обрабатывают раствором Люголя и, не промывая водой, сливают его. 3. Обесцвечивают спиртом в течение 0,5 мин, промывают водой. 4. Окрашивают 1–2 мин фуксином Пфейффера. 5. Мазок ополаскивают водой и высушивают.

11. L-формы бактерий. Морфология микоплазм и других молликут.

При действии лизоцима, пенициллина и некоторых других веществ, разрушающих пептидогликан или нарушающих его синтез, бактерии вначале превращаются в сферопласты, а далее, полностью утратив клеточную стенку, – в бесформенные протопласты, быстро подвергающиеся плазмолизу.

Дефектные по клеточной стенке бактерии, которые образуются в организме, обладают жизнеспособностью и патогенностью, называют L–формами в честь института Листера, где они были открыты.

Также морг может лишаться клет. стенки в результате длительного культ-ния на пит. средах в лабораториях.

Микоплазмы (сем Mycoplasmacea, класс Mollicutes) не способны синтезировать компоненты клеточной стенки. Вместо неё микоплазмы покрыты трехслойной эластичной мембраной, состоящей из липопротеиновых соединений, фосфолипидов с включением стеринов, которых нет у бактерий и риккетсий. Содержат большое количество белка и нуклеиновых кислот; количество углеводов варьирует.

Морфология и способы размножения. Большинство из них – факультативные анаэробы. Так как микоплазмы не имеют ригидной оболочки, они очень полиморфны. В мазках из культур обнаруживаются различные микроструктуры: гранулы, в виде крошечных кокков и элементарных телец; крупные шары; кольца; палочки, нити и ветвящиеся мицелиальные формы; аморфные массы, меняющиеся в конфигурации. Размеры микоплазм варьируют от 125–250 нм у мелких гранулярных форм до 0,4 –150 мкм у нитевидных структур. Микоплазмы не образуют жгутиков, капсул и спор. По Граму окрашиваются отрицательно, лучше окрашиваются по Романовскому–Гимзе. Размножаются путем бинарного деления, некоторые способны к почкованию и сегментации.

Колонии мелкие с приподнятым центром («яичница глазунья»), врастают в среду. На поверхности колоний располагаются крупные, часто вакуолизированные клетки, в глубине – мелкие, оптически плотные организмы.

Методы микроскопии. В световом микроскопе можно обнаружить лишь самые большие формы и виды микоплазм, размеры которых превышают 0,2 мкм в длину и в поперечнике. В живом состоянии их изучают в темном поле и фазово–контрастном микроскопе, ультраструктурные элементы выявляют при электронной микроскопии.

12. Споры и спорообразование у бактерий, методы выявления спор.

Спорообразование наблюдается в условиях, неблагоприятных для вегетативных форм. У бактерий выделяют 3 вида спор:

1) ЭНДОСПОРЫ (истинные споры) – располагаются внутри#, имеют высокий коэффициент светопреломления.

2) АРТОСПОРЫ – обр-ся в рез фрагментации вегетирующих Б!!

3) ХЛАМИДИОСПОРЫ (микроцисты) – формируются в рез утолщения стенок вегетирующей # и накопления запасных пит в-в.

К спорообразованию способна лишь небольшая группа эубактерий, а из патогенных для чка только – Clostridium и Bacillus. Каждая вегетативная # образует 1 эндоспору. Споры УСТОЙЧИВЫ к температуре, высыханию, радиации и химическим в-вам (включая 70° этанол). Могут сохраняться оч длительное время. Предположительно споры могут храниться в сухой почве до 1000 лет, но фактически уже за 50 лет 90% спор теряют жизнеспособность.

Морфологически споры м.б. круглыми, овальными, эллиптическими, некоторые снабжены «рёбрами жесткости».

ПРОЦЕСС СПОРУЛЯЦИИ начинается сразу при возникновении дефицита питательных в-в и длится около 8ч, при этом никаких внешних источников питания или энергии не требуется. Стимулируют – глюкоза, Р и NH₄, угнетают –пептон, лактоза, NaCl, CaCl₂.

Выделяют след ЭТАПЫ:

1) Подготовительная стадия – прекращается деление, начинается накопление липидных включений.

2) Стадия предспоры – появляется эллиптическая оболочка, окружающая участок цитоплазмы с изменённой плотностью и тинкториальными свойствами.

3) Формирование оболочки

4) Стадия созревания споры – происходит её уплотнение и прекращение любых перемещений в #–спорангии.

5) Разрушение родительской #.

В оптимальных условиях происходит прорастание споры. Сначала она активно поглощает воду и набухает, усиливается дыхание, возрастает активность ферментов, происходит выделение АК – активация метаболизма (в этот период спора УТРАЧИВАЕТ ТЕРМОРЕЗИСТЕНТНОСТЬ). Затем спора лопается и из неё выходит вегетативная форма.

Спорообразующие микроорганизмы - это бациллы и клостридии. Отличия бацилл от клостридий: споры бацилл не превышают диаметр бактериальной клетки, у клостридий - превышает, бациллы по типу дыхания- аэробы, а клостридии- строгие(облигатные) анаэробы. Известны и спорообразующие кокки.

13. Некультивируемые формы бактерий.

Риикетсии активно окисляют глутаминовую кислоту. В организме больного обнаруживаются в цитоплазме и в ядре клеток, являются облигатными внутриклеточными паразитами Þ на бесклеточных средах не культивируются.

14. Морфология хламидий и риккетсий.

Рикеттсии (Rickettsia).

Рикеттсии - это группа микроорганизмов, которые являются естественными симбионтами членистоногих насекомых: клещей, вшей, блох. Обитая в организме насекомых, рикеттсии могут передаваться человеку и животным при укусе. Рикеттсии являются возбудителями сыпного тифа.

Структура рикеттсий.

Гр- и по структуре имеют много общего с другими Гр- бактериями. Полиморфные микроорганизмы, могут быть в виде кокко- бактерий, палочковидной, нитевидной формы. Облигатные внутриклеточные паразиты, могут размножаться только в живой клетке. Во внешней среде сохраняются некоторое время. У рикеттсий выделяют 2 морфоформы, которые образуются в клетке хозяина:

Вегетативная форма, которая размножается внутри клетки.

Покоящаяся форма, сохраняется в клетке, но не размножается. Имеет меньшие размеры. Вызывают хронический сыпной тиф.

Рикеттсии обладают минимальным собственным обменом веществ из-за особого строения ЦПМ. Они практически не способны выделять продукты метаболизма, это метаболически зависимые от клетки- хозяина микроорганизмы. Культивируются на куриных эмбрионах, культурах клеток, в живом организме (организме членистоногих).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: