Добавил:
kiopkiopkiop18@yandex.ru Вовсе не секретарь, но почту проверяю Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
0
Добавлен:
24.03.2024
Размер:
19.74 Mб
Скачать

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

“Уральский государственный медицинский университет” Министерства здравоохранения Российской Федерации

Кафедра микробиологии, вирусологии и иммунологии

Литусов Н.В.

ОБЩАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ

Иллюстрированное учебное пособие

Екатеринбург

2015

2

УДК 579

Рецензент: профессор кафедры эпидемиологии ГБОУ ВПО УГМУ доктор медицинских наук профессор Слободенюк А.В.

Литусов Н.В. Общая микробиология. Иллюстрированное учебное пособие. – Екатеринбург: Изд-во УГМУ, 2015. – 516 с.

Иллюстрированное учебное пособие “Общая микробиология” подготовлено в качестве информационного сопровождения самостоятельной работы студентов, осваивающих основные образовательные программы высшего профессионального образования укрупненной группы специальностей 060000 – Здравоохранение, разработанные на основе ФГОС и предусматривающие формирование знаний по микробиологии и вирусологии.

В иллюстрированном учебном пособии приводятся сведения по морфологии, физиологии, генетике, экологии микроорганизмов, основам инфектологии и эпидемиологии инфекционных болезней. Каждый раздел сопровождается контрольными вопросами и тренировочным тестами. Пособие содержит также методические указания по проведению практических занятий по общей микробиологии.

Иллюстрированное учебное пособие предназначено для внеаудиторной подготовки студентов, обучающихся по специальностям 060101 (лечебное дело), 060103 (педиатрия), 060105 (медико-профилактическое дело), 060201 (стоматология) и 060301 (фармация).

© ГБОУ ВПО УГМУ, 2015

© Литусов Н.В.

 

3

Содержание

 

1.1. Мир микробов и их роль в жизни человека...............................................................

7

1.2. Положение микробов в системе живых существ......................................................

8

1.3. Предмет и задачи медицинской микробиологии ....................................................

11

1.4. Виды и разделы микробиологии...............................................................................

12

1.5. Связь микробиологии с другими науками...............................................................

14

1.6. Вопросы для контроля усвоения материала ............................................................

15

1.7. Тренировочные тесты ................................................................................................

15

2. История микробиологии ...............................................................................................

17

2.1. Эвристический период...............................................................................................

17

2.2. Морфологический период .........................................................................................

21

2.3. Физиологический период ..........................................................................................

27

2.4. Иммунологический период .......................................................................................

35

2.5. Молекулярно-генетический период .........................................................................

39

2.6. Вклад отечественных ученых в развитие микробиологии, вирусологии и

 

иммунологии......................................................................................................................

40

2.7. Научно-исследовательские учреждения микробиологического профиля России

.............................................................................................................................................

45

2.8. Вопросы для контроля усвоения материала ............................................................

56

2.9. Тренировочные тесты ................................................................................................

56

3. Систематика и номенклатура микробов .....................................................................

62

3.1. Основные принципы систематики микробов ..........................................................

62

3.2. Таксономические категории......................................................................................

66

3.3. Номенклатура микробов .......................................................................................

67

3.4. Понятие о культуре, клоне, штамме микроорганизмов. ........................................

68

3.5. Особенности систематики вирусов, грибов и простейших ...................................

69

3.5.1. Особенности систематики вирусов .......................................................................

69

3.5.2. Особенности систематики грибов .........................................................................

69

3.5.3. Особенности систематики простейших ................................................................

70

3.6. Вопросы для контроля усвоения материала ............................................................

71

3.7. Тренировочные тесты ................................................................................................

71

4. Морфология и структура микробов ............................................................................

74

4.1. Основные формы бактерий .......................................................................................

74

4.2. Структура бактериальной клетки .............................................................................

86

4.3. Вопросы для контроля усвоения материала ..........................................................

104

4.4. Тренировочные тесты ..............................................................................................

105

5. Бактериоскопические методы исследования............................................................

117

5.1. Введение ....................................................................................................................

117

5.2. История открытия микроскопа ...............................................................................

118

5.3. Устройство светового микроскопа .........................................................................

121

5.4. Разновидности световой микроскопии ..................................................................

128

5.5. Правила обращения со световым микроскопом ...................................................

136

5.6. Электронная микроскопия.......................................................................................

136

5.7. Оборудование рабочего места для микроскопирования ......................................

140

5.8. Подготовка предметных стекол для микроскопического исследования............

141

 

4

5.9. Приготовление препаратов для микроскопирования микробов в живом

 

состоянии..........................................................................................................................

142

5.10. Приготовление препаратов для микроскопирования микробов в окрашенном

состоянии..........................................................................................................................

143

Приложение 5.1. Рецепты приготовления растворов красителей ..............................

154

Приложение 5.2. Методы окрашивания микробов ......................................................

157

5.11. Вопросы для контроля усвоения материала ........................................................

158

5.12. Тренировочные тесты ............................................................................................

159

6. Строение и репродукция вирусов..............................................................................

162

6.1. Форма и размеры вирусов .......................................................................................

162

6.2. Структура вирусов ...................................................................................................

165

6.3. Типы симметрии вирусов ........................................................................................

168

6.4. Вирусный геном .......................................................................................................

171

6.5. Вирусные белки ........................................................................................................

174

6.6. Липиды и полисахариды вирусов...........................................................................

176

6.7. Классификация вирусов...........................................................................................

177

6.8. Жизненный цикл вирусов........................................................................................

178

6.9. Культивирование вирусов .......................................................................................

183

6.10. Вопросы для контроля усвоения материала ........................................................

191

6.11. Тренировочные тесты ............................................................................................

191

7. Строение и свойства бактериофагов .........................................................................

197

7.1. Введение ....................................................................................................................

197

7.2. Классификация бактериофагов ...............................................................................

200

7.3. Строение и химический состав бактериофагов ....................................................

202

7.4. Резистентность фагов...............................................................................................

210

7.5. Взаимодействие фага с бактериальной клеткой ...................................................

210

7.6. Участие бактериофагов в генетическом обмене у бактерий ...............................

216

7.7. Практическое применение бактериофагов ............................................................

217

7.8. Выделение и производство бактериофагов ...........................................................

221

7.9. Вопросы для контроля усвоения материала ..........................................................

224

7.10. Тренировочные тесты ............................................................................................

224

8. Физиология бактерий ..................................................................................................

230

8.1. Химический состав микробов .................................................................................

230

8.2. Ферменты бактерий и их выявление ......................................................................

232

8.3. Механизмы транспорта веществ внутрь бактериальной клетки .........................

239

8.4. Метаболизм бактерий ..............................................................................................

242

8.4.1. Энергетический метаболизм бактерий................................................................

245

8.4.2. Конструктивный метаболизм бактерий ..............................................................

249

8.5. Транспорт веществ из бактериальной клетки .......................................................

250

8.6. Рост и размножение бактерий .................................................................................

255

8.7. Питательные среды ...................................................................................................

258

8.8. Вопросы для контроля усвоения материала .........................................................

263

8.9. Тренировочные тесты ..............................................................................................

263

9. Бактериологическое исследование .............................................................................

268

9.1. Отбор, хранение и транспортировка материала....................................................

268

9.2. Посев материала на питательные среды и выделение чистой культуры аэробных

 

5

бактерий............................................................................................................................

270

9.3. Посев материала на питательные среды и выделение чистой культуры

 

анаэробных бактерий ......................................................................................................

275

9.4. Вопросы для контроля усвоения материала ..................................................

278

9.5. Тренировочные тесты ...............................................................................................

279

10. Генетика бактерий .....................................................................................................

281

10.1. Наследственный аппарат бактерий ......................................................................

281

10.2. Изменчивость бактерий .........................................................................................

292

10.3. Понятие о генной инженерии................................................................................

306

10.4. Вопросы для контроля усвоения материала ........................................................

312

10.5. Тренировочные тесты ............................................................................................

312

11. Экология микробов ...................................................................................................

318

11.1. Распространение и роль микробов в природе .....................................................

318

11.2. Микрофлора почвы ................................................................................................

320

11.3. Микрофлора воды ..................................................................................................

327

11.4. Микрофлора воздуха..............................................................................................

332

11.5. Микрофлора организма человека .........................................................................

338

11.6. Вопросы для контроля усвоения материала ........................................................

351

11.7. Тренировочные тесты ............................................................................................

351

12. Уничтожение микробов в окружающей среде .......................................................

354

12.1. Асептика ..................................................................................................................

354

12.2. Антисептика.............................................................................................................

358

12.3. Дезинфекция ...........................................................................................................

362

12.5. Стерилизация ..........................................................................................................

369

12.5. Вопросы для контроля усвоения материала ........................................................

378

12.6. Тренировочные тесты ............................................................................................

378

13. Антимикробные химиотерапевтические препараты .............................................

381

13.1. История антибиотикотерапии ...............................................................................

381

13.2. Классификация антимикробных препаратов.......................................................

386

13.3. Продуценты антибиотиков ....................................................................................

391

13.4. Принципы получения антибиотиков ....................................................................

393

13.5. Требования, предъявляемые к антимикробным препаратам .............................

395

13.6. Определение чувствительности бактерий к антибиотикам ...............................

397

13.7. Антибиотикорезистентность микроорганизмов .................................................

404

13.8. Характеристика антимикробных препаратов......................................................

407

13.9. Осложнения и побочные действия антимикробной терапии ............................

418

13.10. Вопросы для контроля усвоения материала ......................................................

420

13.11. Тренировочные тесты ..........................................................................................

421

14. Основы инфектологии и эпидемиологии................................................................

424

14.1. Инфекция, инфекционный процесс, инфекционная болезнь ............................

424

14.2. Эпидемический процесс ........................................................................................

429

14.3. Роль микроорганизмов в развитии инфекционного процесса...........................

435

14.3.1. Патогенность и вирулентность микробов ........................................................

435

14.3.2. Факторы патогенности микробов ......................................................................

436

14.4. Роль макроорганизма в развитии инфекционного процесса .............................

445

14.4.1. Врожденные факторы защиты организма от инфекции..................................

445

 

6

14.4.2. Патоген-ассоциированные молекулярные образы и образраспознающие

 

рецепторы .........................................................................................................................

459

14.5. Вопросы для контроля усвоения материала ........................................................

462

14.6. Тренировочные тесты ............................................................................................

462

15. Методические указания к практическим занятиям..................................................

474

Список учебной литературы ...........................................................................................

515

7

1.Введение в микробиологию

1.1.Мир микробов и их роль в жизни человека

Наша планета состоит из неживой и живой природы. Живая природа составляет биосферу и включает представителей растительного, животного мира и человека, а также продукты их жизнедеятельности. Живые существа, обитающие на Земле, можно условно разделить на две большие группы: макромир и микромир. К макромиру относятся живые существа, видимые невооруженным глазом (растения, животные, насекомые, человек и т. д.), а к микромиру - представители живого мира, видимые только с помощью специальных увеличительных приборов. Размеры представителей микромира колеблются от 10 нм (вирусы) до 10 мкм и более (бактерии, грибы, простейшие). Сравнительные размеры организмов приведены на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Сравнительные размеры организмов.

К микромиру относятся представители растительного и животного происхождения: вирусы, бактерии, грибы, простейшие. Всех их можно объединить единым термином - микробы. Среди микробов имеются одноклеточные и многоклеточные организмы, имеющие ядро (эукариоты); организмы, не имеющие оформленного ядра (прокариоты); сложноустроенные неклеточные формы, представляющие собой комплекс нуклеиновых кислот и белков (вирусы); инфекционные белковые макромолекулы (прионы). Все микробы различаются структурой генома. Так, геном простейших включает примерно 5000-10000 генов, бактерий и грибов - до 5000 генов, вирусов - менее 100 генов.

Микробы чрезвычайно широко распространены в природе. Они обитают в почве, воде, атмосфере, а также в организме человека, животных, растений. Видовой состав их очень разнообразен. Например, только бактерий насчитывается более 100000 видов, грибов - до 250000 видов. В организме человека обитает до 1013-14 бактериальных клеток. Среди всех микробов примерно 3500 видов являются патогенными для человека, способными вызывать те или иные инфекционные заболевания.

Роль микробов в природных процессах и в деятельности человека заключается

8

вследующем:

-микробы участвуют в круговороте веществ в природе, осуществляя процессы азотфиксации, нитрификации, денитрификации и минерализации органических соединений;

-микроорганизмы используются в микробиологических производствах: хлебопечении, пивоварении, виноделии, генной инженерии, производстве молочнокислых продуктов и лекарственных и профилактических препаратов (антибиотиков, ферментов, гормонов, вакцин, сывороток, иммуноглобулинов);

-микробы участвуют в процессах очистки окружающей среды от природных и антропогенных загрязнений, в том числе от ксенобиотиков (чужеродных для живых организмов химических веществ, не входящих в биотический круговорот);

-патогенные микроорганизмы являются возбудителями заболеваний человека, животных, растений, вызывают порчу продуктов питания и технических материалов (биоповреждения).

1.2.Положение микробов в системе живых существ

Во времена Аристотеля (рисунок 1.2) живой мир делился на два царства - царство растений и царство животных.

Рисунок 1.2 - Аристотель (384-322 гг. до н. э.).

Обнаруженные в XVII веке микроскопические живые существа были отнесены к царству животных. Однако во второй половине ХIХ века немецкий естествоиспытатель Э. Геккель (рисунок 1.3) пришел к заключению о том, что микроорганизмы по своей структуре существенно отличаются от представителей как царства растений, так и царства животных.

Он предложил выделить все микроорганизмы в отдельное царство - Protista (протисты, первосущества). В дальнейшем эта группа организмов была разделена на высшие и низшие протисты. К высшим протистам относятся микроскопические животные (простейшие), микроскопические водоросли (кроме сине-зеленых) и микроскопические грибы (плесени, дрожжи). К низшим протистам относятся все бактерии и сине-зеленые водоросли.

9

Рисунок 1.3 - Эрнст Геккель (Ernst Heinrich Philipp August Haeckel, 1834-1919 гг.).

Деление микробов на высшие и низшие протисты было обусловлено типом строения клеток. Выделяют два типа строения клеток живых существ – эукариотический тип (эукариоты) и прокариотический тип (прокариоты). Высшие протисты относятся к эукариотам, а низшие протисты – к прокариотам.

Особенности строения прокариотических и эукариотических клеток представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Строение прокариотической и эукариотической клеток

Структурные компоненты и

Прокариоты

Эукариоты

функции

 

 

Эндоплазматический ретикулум

Отсутствуют

Имеются

Размер рибосом

70S

80S

Лизосомы

Отсутствуют

Имеются

Митохондрии

Отсутствуют

Имеются

Аппарат Гольджи

Отсутствует

Имеется

Оформленное ядро

Отсутствует

Имеется

Ядерная мембрана

Отсутствует

Имеется

Ядрышко

Отсутствует

Имеется

Митоз

Отсутствует

Имеется

Мейоз

Отсутствует

Имеется

Дыхательная система

Является частью

Осуществляется в

 

мембран или мезосом

митохондриях

Фагоцитоз

Отсутствует

Имеется

Внутриклеточное пищеварение

Отсутствует

Имеется

Устойчивость к облучению

Очень высокая

Низкая

Пептидогликаны в составе

Имеются

Отсутствуют

клеточной стенки

 

 

Тейхоевые кислоты в составе

Имеются

Отсутствуют

клеточной стенки

 

 

Стерины в составе мембран

Отсутствуют (имеются

Имеются

 

у некоторых

 

 

микоплазм)

 

10

На рисунке 1.4. представлено сранительное изображение строения эукариотической и прокариотической клеток.

Эндоплазматический ретикулум

Ядрышко

Клеточная стенка

Ядро

Нуклеоид

Капсула

 

 

Жгутик

 

Цитоплазматическая мембрана

 

Рибосомы

Митохондрии

 

а

б

Рисунок 1.4 – Схематическое изображение строения эукариотической (а) и прокариотической (б) клеток.

В настоящее время высшие протисты относятся к надцарству эукариотов, а низшие протисты – к надцарству прокариотов. В свою очередь, надцарства подразделяются на царства, а царства – на подцарства. Таким образом, к миру микробов относятся следующие категории:

1. Представители надцарства эукариотов:

1.1. Подцарство простейших царства животных.

1.2. Представители царства растений (в частности, микроскопические водоросли).

1.3. Представители царства грибов (в частности, микроскопические грибы). 2. Надцарство прокариотов:

2.1. Царство бактерий:

Отдел I - Gracilicutes (грациликуты, бактерии с тонкой клеточной стенкой, тонкокожие) объединяет грамотрицательные бактерии.

Отдел II - Firmicutes (фирмикуты, бактерии с толстой клеточной стенкой, толстокожие) объединяет грамположительные бактерии.

Отдел III - Tenericutes (тенерикуты, бактерии без клеточной стенки, нежнокожие) включает микоплазмы.

Отдел IV - Mendosicutes (мендосикуты, бактерии с дефектной клеточной стенкой без пептидогликана) включает архебактерии (бактерии, обитающие в экстремальных условиях – экстремальные термофилы, экстремальные галофилы и др.).

3. Царство вирусов.

Термин “бактерии” ввел в употребление в 1828 г. немецкий естествоиспытатель основатель микропалеонтологии Х.Г. Эренберг (рисунок 1.5).