2 курс / Микробиология 1 кафедра / Доп. материалы / Топ_10_конспектов_по_микробиологии

#1занятие

Введение в микробиологию. Классификация и строение бактериальных клеток.

Цели

1.Дать определение микробиологии и описать предмет ее изучения

2.Изучить систематику и номенклатуру микроорганизмов

3.Разобрать классификацию бактерий по форме

4.Рассмотреть строении бактериальной клетки

5.Изучить способы перенесения неблагоприятных условий бактериальными клетками

Микробиология как наука

Микробиологиянаука о строении, жизнедеятельности и экологии микробовмельчайших форм жизни, не видимых невооруженным глазом.

Кмикробам относятся:

1.Одноклеточные и многоклеточные эукариоты (т.е. ядерные организмы) -грибы -простейшие

2.Прокариоты (т.е. доядерные организмы) -бактерии

3.Доклеточные частицы-вирусы

4.Инфекционные белки-прионы

Взависимости от взаимодействия с макроорганизмом все микробы подразделяются на:

Патогенные/болезнетворные

Условно-патогенные (вызывают болезни при определенных условияхснижение иммунной резистентности макроорганизма)

Сапрофиты/непатогенные/неболезнетворные

Разнообразие микромира привело к формированию разделов и направлений микробиологии, такие как: медицинская, ветеринарная, сельская, космическая и т.д.

Медицинская микробиология Эта наука, изучающая биологические свойства возбудителей

инфекционных заболеваний, т.е. их морфологию, физиологию, генетику, экологию, этиологию и патогенез вызываемых ими инфекционных заболеваний; разрабатывает методы специфической диагностики, профилактики и лечения инфекционных болезней.

4

Систематика и номенклатура микроорганизмов

Систематика включает три части: классификацию, таксономию и идентификацию. В основу таксономии (от греч. taxis — расположение, порядок) микроорганизмов положены их морфологические, физиологические, биохимические и молекулярно-биологические свойства. Различают следующие таксономические категории:

Царство, подцарство, отдел, класс, порядок, семейство, род, вид, подвид.

В рамках той или иной таксономической категории выделяют таксоныгруппы организмов, объединенные по определенным однородным свойствам.

По новому высшему уровню в иерархии классификации клеточных форм жизни различают царства микроорганизмов, объединенные в три домена/империи-Bacteria, Archaea и Eukarya:

домен Bacteria — прокариоты, представленные настоящими бактериями (эубактериями);

домен Archaea — прокариоты, представленные археями, или архебактериями;

домен Eukarya — эукариоты, клетки которых имеют ядро с ядерной оболочкой и ядрышком, а цитоплазма состоит из высокоорганизованных органелл.

Основные понятия в микробиологии Вид-совокупность особей, объединенных по близким свойствам, но

отличающихся от других представителей рода.

Однако в микробиологии вид не всегда является конечной таксономической единицей. Существует внутривидовая дифференцировка бактерий на варианты по биологическим свойствам (биовары или биотипы), биохимической активности (ферментовары), антигенному строению (серовары или серотипы), чувствительности к бактериофагам (фаговары или фаготипы), устойчивости к антибиотикам (резистенвары).

Культура- это видимая глазом совокупность бактерий на питательных средах. Культуры могут быть чистыми (совокупность бактерий одного вида) и смешанными (совокупность бактерий двух или более видов).

Штамм -это совокупность бактерий одного вида, выделенных из разных источников или из одного источника в разное время. Штаммы могут различаться по некоторым признакам, не выходящим за пределы характеристики вида. Штамм — более узкое понятие, чем вид или подвид.

Клон-это совокупность бактерий, являющихся потомством одной клетки.

5

Классификация бактерий

Классификация бактерий. Решением Международного кодекса для бактерий рекомендованы следующие таксономические категории: класс, отдел, порядок, семейство, род, вид. Название вида бактерий соответствует бинарной номенклатуре, т.е. состоит из двух слов:

Возбудитель сифилиса-Treponema pallidum. Первое слово — название рода, второе слово обозначает вид.

Один из принципов подразделение бактерий-по особенностям строения клеточной стенки вязан с возможной вариабельностью их окраски в тот или иной цвет по методу Грама (грамположительные-сине-фиолетовый, грамотрицательные-красный).

Грамотрицательные бактерии имеют тонкую клеточную стенку. К ним относятся сферические формы, извитые — спирохеты и спириллы, а также палочковидные формы и наиболее мелкие бактерии (риккетсии и хламидии —

облигатные внутриклеточные паразиты).

Для грамположительных бактерий характерна толстая клеточная стенка.

К ним относятся также сферические формы, палочковидные формы и ветвящиеся, нитевидные формы (актиномицеты).

6

Среди основных морфологических форм бактерий различают:

1)шаровидные (кокковые), которые по характеру взаиморасположения делятся на:

Микрококки-отдельное изолированное расположение.

Диплококки-сцепленные попарно, т.к. клетки после деления не расходятся.

Стрептококки-сцепленные в цепочку, вследствие деления клеток в одной плоскости и сохранения связи между ними в месте деления.

Сарцины-сцепленные в пакеты по 8, 12, 16 и т.д., т.к. они образуются при делении клетки в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях.

Стафилококки-сцепленные беспорядочно в виде виноградной грозди, т.к. клетки делятся в разных плоскостях.

2)палочковидные, которые различаются по форме – правильная (энтеробактерии, псевдомонады), неправильная (коринебактерии), размерам – мелкие (бруцеллы, бордетеллы), средние (бактероиды, кишечная палочка), крупные (бациллы, клостридии), форме концов – обрубленные (бациллы), закругленные (сальмонеллы, псевдомонады), заостренные (фузобактерии), утолщенные (коринебактерии), а по характеру взаиморасположения все палочки делятся на: расположенные по одиночке, диплобактерии и диплобациллы (сцепленные попарно), стрептобактерии и стрептобациллы (сцепленные в цепочку), слегка изогнутые (вибрионы).

3) извитые формы. По характеру и количеству завитков они делятся на спириллы (один или несколько завитков), и спирохеты, которые, в свою очередь, делятся на лептоспиры (завитки с загнутыми крючкообразными концами – S-образная форма), боррелии (4-12 неправильных завитков) и трепонемы (14-17 равномерных мелких завитков).

7

Структура бактериальной клетки

Структура бактерий хорошо изучена с помощью электронной микроскопии. Компонентны бактериальной клетки можно разделить на: Обязательные (т.е. они присутствуют обсолютно у всех) и не обязательные.

Обязательные компоеннты: Оболочка

Состоит из клеточной стенки и цитоплазматической мембраны.

Клеточная стенка (КС) — прочная, упругая структура, придающая бактерии определенную форму и вместе с подлежащей цитоплазматической мембраной «сдерживающая» высокое осмотическое давление в бактериальной клетке.

Функции клеточной стенки:

участвует в процессе деления клетки

транспорт метаболитов

имеет рецепторы для бактериофагов, бактериоцинов и различных веществ

придает форму бактерий

сдерживает высокое осмотическое давление

Клеточные стенки грамположительных и грамотрицательных бактерий отличаются по своему строению, именно это лежит в основе метода окраски по Граму.

Клеточная стенка грамположительных бактерий

Толще, чем у грамотрицательных бактерий (в 3 и более раза)

В КС содержится небольшое количество полисахаридов, липидов, белков

Основной компонентмногослойный пептидогликан с поперечными сшивками (муреин, мукопептид), состовляет 40-90%, придает клетке форму и прочность

С пептидогликаном связаны тейхоевые кислоты, а склеточной мембранной липотейхоевые кислоты. Они участвуют в делении клетки, регуляции синтеза и распада КС, адгезии при инфицировании.

При окраске по Граму: многослойный пептидогликан грамположительных бактерий после обработки мазка спиртом удерживает комплекс генцианового фиолетового с йодом, чем обусловлена сине-фиолетовая окраска клеток.

8

Клеточная стенка грамотрицательных бактерий

В состав КС входит наружная мембрана, связанная посредством липопротеина с подлежащим слоем пептидогликана. По строению схожа с цитоплазматической мембанной

На поверхности расположен липополисахарид (ЛПС), которые отождествляюи с эндотоксином. С его наличием связано деление калоний на S- (полноценные) и R- формы (дефекты в ЛПС).

Наружная мембрана пронизана белками-поринами, окаймляют гидрофильные поры, через которые проходят вода и мелкие гидрофильные молекулы.

Между наружной и цитоплазматической мембраной находится периплазма, содержащая гидролитические ферменты, а также компоненты транспортных систем.

При окрашивании по Граму после воздействия спиртом утрачивают краситель, что обусловлено меньшим количеством пептидогликана (5–10% массы клеточной стенки); они обесцвечиваются спиртом и после обработки фуксином или сафранином приобретают красный цвет.

9

Бактерии с деффектной клеточной стенкой

При нарушении синтеза клеточной стенки бактерий под влиянием лизоцима, анибиотиков, защитных факторов организма и других соединений образуются клетки с измененной (часто шаровидной) формой:

Протопласты — бактерии, полностью лишенные клеточной стенки; Сферопласты — бактерии с частично сохранившейся клеточной

стенкой.

После удаления ингибитора клеточной стенки такие измененные бактерии могут реверсировать, т.е. приобретать полноценную клеточную стенку и восстанавливать исходную форму.

L-формами- бактерии сфероили протопластного типа, утратившие способность к синтезу пептидогликана под влиянием антибиотиков или других факторов и способные размножаться.

Они представляют собой осмотически чувствительные, шаровидные, колбовидные клетки различной величины. Некоторые L-формы (нестабильные) при удалении фактора, приведшего к изменениям бактерий, могут реверсировать.

Цитоплазматическая мембрана (ЦПМ)- похожа на плазмалемму клеток животных и состоит из двойного слоя липидов, главным образом фосфолипидов, с внедренными поверхностными, а также интегральными белками, как бы пронизывающими насквозь структуру мембраны. Некоторые из них являются пермеазами, участвующими в транспорте веществ.

Цитоплазматическая мембрана — динамическая структура с подвижными компонентами, поэтому ее представляю, как мобильную текучую структуру. В ее состав не входит холестирин.

Функции ЦПМ:

Отделение протопласта от окр.среды

Регуляция осмотического давления

Транспорт веществ

Участие в энергетическом метаболизме

При избыточном росте (по сравнению с ростом клеточной стенки) цитоплазматическая мембрана образует инвагинаты — впячивания в виде сложно закрученных мембранных структур, называемые мезосомами. Менее сложно закрученные структуры называются внутрицитоплазматическими мембранами. Роль мезосом и внутрицитоплазматических мембран до конца не выяснена.

10