6 курс / Иммунология / Ivanov_I_F_Immunologia

21

Рис. 12 Пауль Эрлих (1854 - 1915) — немецкий врач,

иммунолог, бактериолог, химик, основоположник химиотерапии. Лауреат Нобелевской премии (1908).

Рис.13 Дмитрий Иосифович Ивановский (1864 - 1920) —

русский физиолог растений и микробиолог, основоположник вирусологии.

Рис.14 Алекса́ндр Фле́минг (1881 - 1955) —

британский бактериолог. Открыл лизоцим и впервые выделил исторически первый антибиотик. В 1945 Флеминг, Флори и Чейн были удостоены Нобелевской премии в области физиологии и медицины.

Начиная с 40—50-х годов XX в. микробиология и иммунология вступили в

молекулярно-генетический этап развития. За последние три десятилетия в

результате развития нового этапа в микробиологии — генетики микроорганизмов —

возникла молекулярная биология как новая отрасль знаний, в задачу которой входит

изучение структуры белка, нуклеиновых кислот и пр. Создание электронного микроскопа

22

сделало видимым мир вирусов и макромолекулярных соединений. Генетика бактерий пролила свет на когда-то запутанные проблемы их изменчивости, внесла поистине революционизирующий вклад в генетику в целом, «вскормила» целую область биохимии,

что в значительной степени обусловило рождение молекулярной биологии и биотехнологии. Расшифровка генома кишечной палочки сделала возможными искусственное конструирование генов и пересадку отдельных генов из одних клеток в другие. К настоящему времени генная инженерия внесла принципиально новые идеи и

методы в производство широкого спектра биологически активных веществ.

Основными технологическими принципами, используемыми в биотехнологии,

являются: а) брожение (ферментация); б) биоконверсия (превращение одного вещества в другое); в) культивирование бактерий, вирусов, растительных и животных клеток; г)

генетическая инженерия, к ней относится и процесс искусственного создания микробов с

необходимыми свойствами.

23

Лекция № 2.

Основные принципы классификации микроорганизмов.

Построение классификации на основе рибосомной РНК отображает родство организмов, но зато зачастую не отражает сходство в образе их жизни. Почему выбрана именно рибосомная РНК? Потому что это самая консервативная, т.е. наиболее медленно меняющаяся, часть генома. Ниже на рисунке представлено дерево родства разных организмов. На нем выделяются группы бактерий, архей и эукариот. Эти группы, более высокого ранга, чем царства. Их называют надцарства или домены. Термин домен используется в разных науках. В данном случае, в систематике, «домен» обозначает

группу (рангом выше царства), объединяющую разные организмы, обладающие определенным набором общих черт.

Что же общего у бактерий и архей, что отличает их от эукариот? Итак, живые организмы разделили на царства Растений, Грибов, Животных и Простейших

(одноклеточных), и царство бактерий, в которое входили все прокариоты. Но когда изучали бактерий, оказалось, что они также делятся на две сильно отличающиеся группы. Соответственно, их пришлось разделить на два царства: Эубактерии

(собственно бактерии) и Архебактерии (другое название – Археи). Последние

также не имеют ядра, но по структуре сильно отличаются от бактерий.

24

Систематика и номенклатура микроорганизмов.

Основной таксономической единицей систематики бактерий является вид. Вид – это

эволюционно сложившаяся совокупность особей, имеющая единый генотип,

который в стандартных условиях проявляется сходными морфологическими,

физиологическими, биохимическими и другими признаками. Вид не является конечной единицей систематики. Внутри вида выделяют варианты (разновидности)

микроорганизмов, отличающиеся отдельными признаками. Так, различают:

1)серовары (по антигенной структуре);

2)хемовары (по чувствительности к химическим веществам);

3)фаговары (по чувствительности к фагам);

4)ферментовары;

5)бактериоциновары; Бактериоцины – вещества, продуцируемые бактериями и губительно действующие на другие бактерии. По типу продуцируемого бактериоцина различают бактериоциновары, а по чувствительности – бактериоциногеновары.

6)бактериоциногеновары.

Для видовой идентификации бактерий необходимо знать следующие их свойства:

1)морфологические (форму и структуру бактериальной клетки);

2)тинкториальные (способность окрашиваться различными красителями);

3)культуральные (характер роста на питательной среде);

4)биохимические (способность утилизировать различные субстраты);

5)антигенные.

Виды, связанные генетическим родством, объединяют в роды, роды – в семейства, семейства – в порядки. Более высокими таксономическими категориями являются классы, отделы, подцарства и царства. Согласно современной систематике патогенные

микроорганизмы относятся к царству прокариот, патогенные простейшие и грибы – к царству эукариот, вирусы объединяются в отдельное царство – Vira. Все прокариоты, имеющие единый тип организации клеток, объединены в один отдел –

26

3.Хемотакcономия. Применяются физико-химические методы, с помощью которых исследуется липидный, аминокислотный состав микробной клетки и определенных ее компонентов.

4.Генная систематика. Основана на способности бактерий с гомологичными ДНК к трансформации, трансдукции и конъюгации, на анализе внехромосомных факторов наследственности – плазмид, транспозонов, фагов.

При изучении, идентификации и классификации микроорганизмов чаще всего изучают следующие (гено- и фенотипические) характеристики:

1. Морфологические - форма, величина, особенности взаиморасположения,

структура.

2. Тинкториальныеотношение к различным красителям (характер окрашивания),

прежде всего к окраске по Граму. По этому признаку все микроорганизмы делят на

грамположительные и грамотрицательные.

Морфологические свойства и отношение к окраску по Граму позволяют как правило отнести изучаемый микроорганизм к крупным таксонамсемейству, роду.

3.Культуральные - характер роста микроорганизма на питательных средах.

4.Биохимические - способность ферментировать различные субстраты (углеводы,

белки и аминокислоты и др.), образовывать в процессе жизнедеятельности различные биохимические продукты за счет активности различных ферментных систем и особенностей обмена веществ.

5.Антигенныезависят преимущественно от химического состава и строения клеточной стенки, наличия жгутиков, капсулы, распознаются по способности макроорганизма (хозяина) вырабатывать антитела и другие формы иммунного ответа,

выявляются в иммунологических реакциях.

6.Физиологическиеспособы углеводного (аутотрофы, гетеротрофы), азотного

(аминоавтотрофы, аминогетеротрофы) и других видов питания, тип дыхания (аэробы,

микроаэрофилы, факультативные анаэробы, строгие анаэробы).

7.Подвижность и типы движения.

8.Способность к спорообразованию, характер спор.

9.Чувствительность к бактериофагам, фаготипирование.

10.Химический состав клеточных стенокосновные сахара и аминокислоты,

липидный и жинокислотный состав.

11.Белковый спектр (полипептидный профиль).

12.Чувствительность к антибиотикам и другим лекарственным препаратам.

27

13.Генотипические (использование методов геносистематики).

В последние десятилетия для классификации микроорганизмов, помимо их фенотипических характеристик (см. пп.1- 12), все более широко и эффективно используются различные генетические методы (изучение генотипагенотипических свойств). Используются все более совершенные методырестрикционный анализ, ДНК-

ДНК гибридизация, ПЦР, сиквенс и др. В основе большинства методов лежит принцип определения степени гомологии генетического материала (ДНК, РНК). При этом чаще исходят из условного допущения, что степень гомологии более 60% ( для некоторых групп микроорганизмов80%) свидетельствует о принадлежности микроорганизмов к одному виду (различные генотипы - один геновид), 4060%- к одному роду.

Идентификация.

Основные фено- и генотипические характеристики, используемые для классификации микроорганизмов, используются и для идентификации, т.е. установления

их таксономического положения и прежде всего видовой принадлежностинаиболее

важного аспекта микробиологической диагностики инфекционных заболеваний.

Идентификация осуществляется на основе изучения фено- и генотипических характеристик изучаемого инфекционного агента и сравнения их с характеристиками известных видов. При этой работе часто применяют эталонные штаммы микроорганизмов, стандартные антигены и иммунные сыворотки к известным прототипным микроорганизмам. У патогенных микроорганизмов чаще изучают морфологические, тинкториальные, культуральные, биохимические и антигенные свойства.

Номенклатура- название микроорганизмов в соответствии с международными правилами. Для обозначения видов бактерий используют бинарную латинскую

номенклатуру род/вид, состоящую из названия рода (пишется с заглавной буквы) и

вида (со строчной буквы). ПримерыShigella flexneri, Rickettsia sibirica.

Специализированные термины.

Совокупность основных биологических свойств бактерий можно определить только у

чистой культуры – это бактерии одного вида, выращенные на питательной среде.

Культура – скопление микробных клеток, может быть чистой и смешанной

(бактерии разного вида, выращенные на питательной среде).

28

Колония (клон) – потомство одной микробной клетки.

Штамм – вид микроорганизмов, выделенный из разных источников.

Вопросы для контроля знаний:

1.Назвать основные таксономические единицы классификации бактерий

2.Что такое вид ?

3.Что такое штамм?

4.Понятие о вариантах, примеры

5.Что такое идентификация микроорганизмов

6.Понятие о морфологических свойствах

7.Понятие о бинарной номенклатуре

8.Что такое культура ?

9.Что такое чистая культура?

10.Что такое колония?

29

Лекция №3.

Морфология и ультраструктура бактерий.

Особенности строения бактериальной клетки. Основные органеллы и их функции

Отличия бактерий от других клеток:

1.Бактерии относятся к прокариотам, т. е. не имеют обособленного ядра.

2.В клеточной стенке бактерий содержится особый пептидогликан – муреин.

3.В бактериальной клетке отсутствуют аппарат Гольджи, эндоплазматическая сеть, митохондрии.

4.Роль митохондрий выполняют мезосомы – инвагинации цитоплазматической мембраны.

5.В бактериальной клетке много рибосом.

6.У бактерий могут быть специальные органеллы движения – жгутики.

7.Размеры бактерий колеблются от 0,3–0,5 до 5—10 мкм. Микроорганизмы измеряются в

микрометрах и нанометрах. Форма и размер - важный диагностический признак.

Способность бактерий изменять свою форму и величину называется полиморфизм.

Подавляющее большинство бактерий одноклеточны. Одноклеточные формы способны осуществлять все функции, присущие организму, независимо от соседних клеток. Многие одноклеточные прокариоты склонны к образованию клеточных агрегатов,

часто скреплённых выделяемой ими слизью. Чаще всего это лишь случайное объединение

По форме клеток они могут быть округлыми (кокки), палочковидными (бациллы,

клостридии, псевдомонады), извитыми (вибрионы, спириллы, спирохеты), реже — звёздчатыми, тетраэдрическими, кубическими, C- или O-образными. Формой определяются такие способности бактерий, как прикрепление к поверхности,

подвижность, поглощение питательных веществ. Отмечено, например, что олиготрофы, то есть бактерии, живущие при низком содержании питательных веществ в среде, стремятся увеличить отношение поверхности к объёму, например, с помощью выростов.

30

Формы бактерий

Шаровидные бактерии.

Шаровидные бактерии, или кокки.

Форма шаровидная или овальная. По характеру расположения клеток в мазках выделяют: Микрококки – отдельно расположенные клетки.

Диплококки – располагаются парами.

Стрептококки – клетки округлой или вытянутой формы, составляющие цепочку. Сарцины – располагаются в виде «пакетов» из 8 и более кокков.