Микробиология изучает строение, жизнедеятельность, условия жизни и развития мельчайших организмов, называемых микробами, или микроорганизмами.

«Невидимые, они постоянно сопровождают человека, вторгаясь в его жизнь то как друзья, то как враги», — сказал академик В. Л. Омельянский. Действительно, микробы есть везде: в воздухе, в воде и в почве, в организме человека и животных. Они могут быть полезны, и их используют в производстве многих пищевых продуктов. Они могут быть вредны, вызывать заболевания людей, порчу продуктов и др.

Микробы были открыты голландцем А. Левенгуком (1632-1723) в конце XVII в., когда он изготовил первые линзы, дававшие увеличение в 200 и более раз. Увиденный микромир поразил его, Левенгук описал и зарисовал микроорганизмы, обнаруженные им на различных объектах. Он положил начало описательному характеру новой науки. Открытия Луи Пастера (1822-1895) доказали, что микроорганизмы отличаются не только формой и строением, но и особенностями жизнедеятельности. Пастер установил, что дрожжи вызывают спиртовое брожение, а некоторые микробы способны вызывать заразные болезни людей и животных. Пастер вошел в историю как изобретатель метода вакцинации против бешенства и сибирской язвы. Всемирно известен вклад в микробиологию Р. Коха (1843-1910) — открыл возбудителей туберкулеза и холеры, И. И. Мечникова (1845-1916) — разработал фагоцитарную теорию иммунитета, основоположника вирусологии Д. И. Ивановского (1864-1920), Н. Ф. Гамалея (1859-1940) и многих других ученых.

Классификация и морфология микроорганизмов

Микробы — это мельчайшие, преимущественно одноклеточные живые организмы, видимые только в микроскоп. Размер микроорганизмов измеряется в микрометрах — мкм (1/1000 мм) и нанометрах — нм (1/1000 мкм).

Микробы характеризуются огромным разнообразием видов, отличающихся строением, свойствами, способностью существовать в различных условиях среды. Они могут быть одноклеточными, многоклеточными и неклеточными.

Микробы подразделяют на бактерии, вирусы и фаги, грибы, дрожжи. Отдельно выделяют разновидности бактерий — риккетсии, микоплазмы, особую группу составляют простейшие (протозои).

Бактерии

Бактерии — преимущественно одноклеточные микроорганизмы размером от десятых долей микрометра, например микоплазмы, до нескольких микрометров, а у спирохет — до 500 мкм.

Различают три основные формы бактерий — шаровидные (кокки), палочковидные (бациллы и др.), извитые (вибрионы, спирохеты, спириллы) (рис. 1).

Шаровидные бактерии (кокки) имеют обычно форму шара, но могут быть немного овальной или бобовидной формы. Кокки могут располагаться поодиночке (микрококки); попарно (диплококки); в виде цепочек (стрептококки) или виноградных гроздьев (стафилококки), пакетом (сарцины). Стрептококки могут вызывать ангину и рожистое воспаление, стафилококки — различные воспалительные и гнойные процессы.

Рис. 1. Формы бактерий: 1 — микрококки; 2 — стрептококки; 3 — сардины; 4 — палочки без спор; 5 — палочки со спорами (бациллы); 6 — вибрионы; 7- спирохеты; 8 — спириллы (с жгутиками); стафилококки

Палочковидные бактерии самые распространенные. Палочки могут быть одиночными, соединяться попарно (диплобактерии) или в цепочки (стрептобактерии). К палочковидным относятся кишечная палочка, возбудители сальмонеллеза, дизентерии, брюшного тифа, туберкулеза и др. Некоторые палочковидные бактерии обладают способностью при неблагоприятных условиях образовывать споры. Спорообразующие палочки называют бациллами. Бациллы, напоминающие по форме веретено, называют клостридиями.

Спорообразование представляет собой сложный процесс. Споры существенно отличаются от обычной бактериальной клетки. Они имеют плотную оболочку и очень малое количество воды, им не требуются питательные вещества, а размножение полностью прекращается. Споры способны длительно выдерживать высушивание, высокие и низкие температуры и могут находиться в жизнеспособном состоянии десятки и сотни лет (споры сибирской язвы, ботулизма, столбняка и др.). Попав в благоприятную среду, споры прорастают, т. е. превращаются в обычную вегетативную размножающуюся форму.

Извитые бактерии могут быть в виде запятой — вибрионы, с несколькими завитками — спириллы, в виде тонкой извитой палочки — спирохеты. К вибрионам относится возбудитель холеры, а возбудитель сифилиса — спирохета.

Бактериальная клетка имеет клеточную стенку (оболочку), часто покрытую слизью. Нередко слизь образует капсулу. Содержимое клетки (цитоплазму) отделяет от оболочки клеточная мембрана. Цитоплазма представляет собой прозрачную белковую массу, находящуюся в коллоидном состоянии. В цитоплазме находятся рибосомы, ядерный аппарат с молекулами ДНК, различные включения запасных питательных веществ (гликогена, жира и др.).

Микоплазмы — бактерии, лишенные клеточной стенки, нуждающиеся для своего развития в ростовых факторах, содержащихся в дрожжах.

Некоторые бактерии могут двигаться. Движение осуществляется с помощью жгутиков — тонких нитей разной длины, совершающих вращательные движения. Жгутики могут быть в виде одиночной длинной нити или в виде пучка, могут располагаться по всей поверхности бактерии. Жгутики есть у многих палочковидных бактерий и почти у всех изогнутых бактерий. Шаровидные бактерии, как правило, не имеют жгутиков, они неподвижны.

Размножаются бактерии делением на две части. Скорость деления может быть очень высокой (каждые 15-20 мин), при этом количество бактерий быстро возрастает. Такое быстрое деление наблюдается на пищевых продуктах и других субстратах, богатых питательными веществами.

Вирусы

Вирусы — особая группа микроорганизмов, не имеющих клеточного строения. Размеры вирусов измеряются нанометрами (8-150 нм), поэтому их можно увидеть только с помощью электронного микроскопа. Некоторые вирусы состоят только из белка и одной из нуклеиновых кислот (ДНК или РНК).

Вирусы вызывают такие распространенные болезни человека, как грипп, вирусный гепатит, корь, а также болезни животных — ящур, чуму животных и многие другие.

Вирусы бактерий называют бактериофагами , вирусы грибов — микофагами и т. п. Бактериофаги встречаются повсюду, где есть микроорганизмы. Фаги вызывают гибель микробной клетки и могут использоваться для лечения и профилактики некоторых инфекционных заболеваний.

Грибы являются особыми растительными организмами, которые не имеют хлорофилла и не синтезируют органические вещества, а нуждаются в готовых органических веществах. Поэтому грибы развиваются на различных субстратах, содержащих питательные вещества. Некоторые грибы способны вызывать болезни растений (рак и фитофтора картофеля и др.), насекомых, животных и человека.

Клетки грибов отличаются от бактериальных наличием ядер и вакуолей и похожи на растительные клетки. Чаще всего они имеют форму длинных и ветвящихся или переплетающихся нитей — гифов. Из гифов образуется мицелий, или грибница. Мицелий может состоять из клеток с одним или несколькими ядрами или быть неклеточным, представляя собой одну гигантскую многоядерную клетку. На мицелии развиваются плодовые тела. Тело некоторых грибов может состоять из одиночных клеток, без образования мицелия (дрожжи и др.).

Грибы могут размножаться разными путями, в том числе вегетативным путем в результате деления гиф. Большинство грибов размножаются бесполым и половым путями при помощи образования специальных клеток размножения — спор. Споры, как правило, способны длительно сохраняться во внешней среде. Созревшие споры могут переноситься на значительные расстояния. Попадая в питательную среду, споры быстро развиваются в гифы.

Обширную группу грибов представляют плесневые грибы (рис. 2). Широко распространенные в природе, они могут расти на пищевых продуктах, образуя хорошо видные налеты разной окраски. Причиной порчи продуктов часто являются мукоровые грибы, образующие пушистую белую или серую массу. Мукоровый гриб ризопус вызывает «мягкую гниль» овощей и ягод, а гриб ботритис покрывает налетом и размягчает яблоки, груши и ягоды. Возбудителями плесневения продуктов могут быть грибы из рода пениииллиум.

Отдельные виды грибов способны не только приводить к порче продуктов, но и вырабатывать токсические для человека вещества — микотоксины. К ним относятся некоторые виды грибов рода аспергиллус, рода фузариум и др.

Полезные свойства отдельных видов грибов используют в пищевой и фармацевтической промышленности и других производствах. Например, грибы рода пениииллиум применяются для получения антибиотика пенициллина и в производстве сыров (рокфора и камамбера), грибы рода аспергиллус — в производстве лимонной кислоты и многих ферментных препаратов.

Актиномицеты — микроорганизмы, имеющие признаки и бактерий, и грибов. По строению и биохимическим свойствам актиномицеты аналогичны бактериям, а по характеру размножения, способности образовывать гифы и мицелий похожи на грибы.

Рис. 2. Виды плесневых грибов: 1 — пениииллиум; 2- аспергиллус; 3 — мукор.

Дрожжи

Дрожжи — одноклеточные неподвижные микроорганизмы размером не более 10-15 мкм. Форма клетки дрожжей бывает чаще круглой или овальной, реже палочковидной, серповидной или похожей на лимон. Клетки дрожжей своим строением похожи на грибы, они также имеют ядро и вакуоли. Размножение дрожжей происходит почкованием, делением или спорами.

Дрожжи широко распространены в природе, их можно обнаружить в почве и на растениях, на пищевых продуктах и различных отходах производства, содержащих сахара. Развитие дрожжей в пищевых продуктах может приводить к их порче, вызывая брожение или закисание. Некоторые виды дрожжей обладают способностью превращать сахар в этиловый спирт и углекислый газ. Этот процесс называется спиртовым брожением и широко используется в пищевой промышленности и виноделии.

Некоторые виды дрожжей кандида вызывают заболевание человека — кандидоз.

Микроорганизмы - это невидимые невооруженным глазом представители всех царств жизни.

• 1. Эукариоты, или ядерные организмы (грибы, простейшие).
• 2. Прокариоты, или предъядерные организмы (эубактерии, архе- бактерии).
• 3. Акариоты (безъядерные организмы) - вирусы.

Их классификацию регламентируют соответствующие Международные комитеты по систематике. Классификация бактерий постоянно совершенствуется, что находит отражение в периодических изданиях «Определителя бактерий Берджи». По этой книге все известные бактерии отнесены к царству прокариотов и распределены по различиям в строении клеточной стенки на 4 отдела.

Отдел I. Gmcilicutes (от лат. gracilis - изящный, тонкий и cutis - кожа): включает грамотрицательные бактерии.

Отдел II. Firmicutes (от лат. firmus - крепкий): включает грамполо- жительные бактерии.

Отдел III. Tenericutes (от лат. tener - нежный): включает бактерии, лишенные клеточной стенки (микоплазмы и др.).

Отдел IV. Mendosicutes (от лат. mendosus - направленный): включает архебактерии, имеющие клеточную стенку особенного состава и строения.

Далее бактерии распределены на 17 частей, которые содержат представителей различных классов, семейств, родов и видов. Эти группы не являются формальными таксономическими категориями, а предназначены для подразделения бактерий на легко определяемые фенотипические единицы. Далее в пределах групп бактерии распределены по обязательным таксонам (класс, порядок, семейство, род, вид). Патогенные для человека бактерии входят в состав ограниченного числа групп.

Группа 1. Спирохеты. Патогенными для человека являются представители родов Borrelia, Leptospira, Treponema.

Группа 2. Грамотрицательные, аэробные и микроаэрофильные, подвижные, извитые и изогнутые бактерии. Патогенные для человека виды входят в состав родов Campylobacter, Helicobacter, Spirillum.

Группа 3. Грамотрицательные, неподвижные (редко подвижные), изогнутые бактерии. Не содержит патогенных для человека видов.

Группа 4. Грамотрицательные, аэробные и микроаэрофильные палочки и кокки. Патогенные и условно-патогенные для человека виды входят в состав семейств Legionellaceae, Neisseriaceae, Pseudomonaceae и ряда родов Acinetobacter, Alcaligenes, Afipia, Bordetella, Brucella, Chryseomonas, Flavobacterium, Francisella, Moraxella, Oligella.

Группа 5. Грамотрицательные, факультативно-анаэробные палочки. Патогенные и условно-патогенные виды входят в состав семейств Enterobacteriaceae, Vibrionaceae, Pasteurellaceae, а также родов Galymmatobacterium, Cardiobacterium, Eikanella, Gardnerella, Streptobacillus.

Группа 6. Грамотрицательные, анаэробные, прямые, изогнутые и спиральные бактерии. Патогенные и условно-патогенные виды входят в состав родов Bacteroides, Fusobacterium, Porphyromonas, Prevotella.

Группа 7. Бактерии, осуществляющие диссимиляционное восстановление сульфата или серы. Не содержит патогенных для человека видов.

Группа 8. Грамотрицательные, анаэробные, кокки. Включает условно-патогенные бактерии рода Veilonella.

Группа 9. Риккетсии и хламидии. Патогенные для человека виды содержат семейства Rickettsiaceae, Bartonellaceae, Chlamydiaceae.

Группа 10. Аноксигенные, фототрофные бактерии. Не содержит патогенных для человека видов.

Группа 11. Оксигенные, фототрофные бактерии. Не содержит патогенных для человека видов.

Группа 12. Аэробные, хемолитотрофные бактерии и родственные микроорганизмы. Не содержит патогенных для человека видов.

Группа 13. Почкующиеся и (или) обладающие выростами бактерии. Не имеет видов, патогенных для человека.

Группа 14. Бактерии, обладающие чехлом. Не содержит патогенных для человека видов.

Группа 15. Нефотосинтезирующие, не образующие плодовых тел, скользящие бактерии. Не содержит патогенных для человека видов.

Группа 16. Скользящие бактерии, образующие плодовые тела: миксобактерии. Не содержит видов, патогенных для человека.

Группа 17. Грамположительные кокки. Содержит патогенные и условно-патогенные виды родов Enterococcus, Leuconostoc, Peptococcus, Peptostreptococcus, Sarcina, Staphylococcus, Stomatococcus, Streptococcus.

Группа 18. Грамположительные, спорообразующие палочки и кокки. Включает патогенные и условно-патогенные виды родов

Clostridium и Bacillus.

Группа 19. Грамположительные, правильной формы, неспорообразующие палочки. Включает условно-патогенные виды родов

Erysipelothrix, Listeria, Kurthia.

Группа 20. Грамположительные, неправильной формы, неспорообразующие палочки. Содержит патогенные и условно-патогенные виды родов Actinomyces, Corynebacterium, Gardnerella, Mobiluncus.

Группа 21. Микобактерии. Содержит единственный род Mycobacterium , содержащий патогенные и условно-патогенные для человека виды.

Группа 22. Нокардиоформные актиномицеты. Содержит патогенные и условно-патогенные виды родов Gordona, Nocardia, Rhodococcus, Tsukamurella, Jonesia, Oerskovia, Terrabacter.

Группы 23-29. Актиномицеты. He содержат патогенных и условно-патогенных для человека видов.

Группа 30. Мико плазмы (молликуты): бактерии без клеточной стенки. Патогенные для человека виды входят в состав родов Acholeplasma, Mycoplasma, Ureaplasma.

Группы архебактерий: 31 (метаногены), 32 (сульфатредуцирующие археи), 33 (экстремально галофильные, аэробные бактерии, галобак- терии), 34 (архебактерии, лишенные клеточной стенки), 35 (экстремальные термофилы и гипертермофилы, метаболизирующие серу). Не содержат патогенных для человека видов.

Классификация нужна для выяснения родственных отношений между бактериями, объединением их во взаимосвязанные и взаимопод- чиненные группы (таксоны). Микробиология как наука возникла раньше, чем генетика. Поэтому классификация бактерий первоначально базировалась исключительно на изучении их фенотипических признаков. На основе методов феносистематики сформировалась традиционная (искусственная) классификация бактерий. Феносистематика изучает таксономические признаки микроорганизмов, т.е. любые признаки, по которым можно установить сходство и отличие классифицируемых групп микроорганизмов. Принято выделять также ключевые таксономические признаки (наиболее существенные, мало варьируемые).

К таксономическим признакам относятся:

• морфология клеток бактерий;
• подвижность;
• спорообразование;
• культуральные особенности;
• тинкториальные свойства (отношение к окраске по Граму);
• физиологические свойства (типы метаболизма, спектры ферментации или утилизации субстратов, отношение к кислороду);
• антигенная структура клеток;
• химический состав клеток (жирнокислотный и липидный состав, белковые спектры и др.);
• чувствительность к бактериофагам и антибиотикам.

Вместе с тем феносистематика имеет ряд существенных недостатков: субъективность выбора изучаемых признаков и их оценки, зависимость проявления признаков от условий их изучения (фенотипическая изменчивость), малая информативность (фенотипически проявляется 5-20% информации генома).

С целью повышения информативности и объективности исследования в конце XX в. получила развитие численная (нумерическая) таксономия. Числовая таксономия применяется в научных таксономических исследованиях, а в практической работе проводят идентификацию микроорганизмов по ограниченному набору (20-30) ключевых таксономических признаков.

Более объективным является построение естественной (филогенетической) классификации бактерий на методах геносистематики. Фенотип и генотип - неразрывные составляющие организма как целого, поэтому методы фено- и геносистематики нельзя противопоставлять. Геносистематика изучает организацию геномов, т.е. генетические программы организмов. Объект ее исследования - ДНК клетки. Первый метод геносистематики, разработанный в 1956-57 гг. отечественными учеными А.Н. Белозерским иА.С. Спириным и сотрудниками Института Пастера в Париже (К. Ли, Р. Вейль, Е. Барбю), состоял в определении гуанин-цитозинового коэффициента, т.е. соотношение молярных процентов гуанина (Г) и цитозина (Ц) нуклеотидного состава суммарной ДНК микроорганизма. Его определяли по температуре плавления ДНК или спектрофотометрически. В настоящее время геносистематика использует ряд методов, позволяющих выявлять родство микроорганизмов на различных таксономических уровнях, и изучать их эволюционные связи. К методам генетического анализа относятся:

• 1) молекулярная гибридизация ДНК-ДНК (метод выявления гомологии ДНК). Метод позволяет выявить родство на уровне вида и рода. При степени гомологии 70% и более бактерии относятся к одному геновиду;
• 2) молекулярная гибридизация ДНК с рибосомной РНК. Метод выявляет родство на уровне рода, семейства;
• 3) секвенирование ДНК- определение нуклеотидной последовательности генов или фрагментов (олигонуклеотидов) ДНК. Метод позволяет выявлять эволюционные связи на уровне царства, отдела, класса, семейства, рода, но недостаточно чувствителен на уровне вида;
• 4) рестрикционный анализ ДНК («фингерпринтинг»). Метод позволяет осуществлять внутривидовое типирование бактерий.

По «Международному кодексу номенклатуры бактерий» научным языком является латинский. Таксономические категории подразделяются на обязательные и необязательные.

Обязательные таксоны (по убывающей):

• Царство (Regium);
• Класс (Classis);
• Порядок (Ordo);
• Семейство (Familia);
• Род (Genus);
• Вид (Species).

Необязательные таксоны (по убывающей):

• Подкласс (Subclassis);
• Подсемейство (Subfamilia);
• Триба (Tribus):
• Подтриба (Subtribus);
• Подрод (Subgenus);
• Подвид (Subspecies).

Названия таксонов выше вида пишутся одним словом с прописной буквы и соответствующим таксону суффиксом. Род обозначается одним словом с прописной буквы (существительным в единственном числе). Вид обозначается бинарной (биноминальной) комбинацией, состоящей из названия рода (с прописной буквы) и видового эпитета (со строчной буквы). При первом упоминании в тексте приводится полное название вида. При повторном употреблении родовое слово сокращается до первой буквы, видовой эпитет сохраняется полностью. Например, Yersinia pestis и Y.pestis. Видовой эпитет дается произвольно, но чаще по происхождению вида, его особому свойству или в честь ученого, описавшего вид. Обычно видовой эпитет - существительное в родительном падеже, например Shigella sonnei.

Вид может иметь подвиды. Для их обозначения используется тройная комбинация, состоящая из названия рода, видового и подвидового эпитетов. Для разграничения видового и подвидового эпитетов перед последним ставится сокращенное слово subsp. (от лат. subspecies - подвид), например, Klebsiella pneumoniae subsp. ozenae. Вид также может иметь разновидности (varietas): серовары, биовары, хемовары идр., например, Vibrio cholerae biovar eltor. Термином штамм называют изо- лят микроорганизма, полученный из различных источников или в разное время. Его обозначают протокольным номером или по источнику выделения. Термином «клон» обозначают культуру микроорганизмов, полученную из одной клетки. Чистая культура - это популяция микроорганизмов, состоящая из особей одного вида.

Перечень названий всех изученных (опубликованных) видов бактерий представлен в издании Международного комитета по систематике бактерий. К сожалению, в микробиологии до сих пор нет четкого, общепринятого определения важнейшей таксономической категории вида бактерий. Это обусловлено отсутствием надежных критериев вида у прокариотов. Критерии, используемые для определения вида у растений и животных, непригодны для бактерий. Под термином «вид» у бактерий следует понимать наиболее близкую общность, характеризующихся близким содержанием ГЦ-пар.

Идентификация - определение принадлежности изучаемых бактерий к известному таксону. Для идентификации необходимо иметь чистую культуру исследуемых бактерий. Ее получают посредством рассева бактерий на поверхности плотных питательных сред приемом, обеспечивающим рост изолированных колоний. Колония бактерий - это потомство одной изолированной клетки, содержащее чистую культуру. Однако не всегда колония содержит потомство одной клетки. Чтобы гарантировать чистоту культуры, желательно повторить рассевы из одной колонии на питательные среды без ингибиторов.

Учитывая высокую фенотипическую изменчивость бактерий, необходимо использовать для идентификации стандартизованные методики тестов. Желательно использовать минимальное число наиболее важных и легко выполнимых тестов. Вначале используют тесты, определяющие принадлежность бактерий к определенному отделу и группе по «Определителю бактерий Берджи», например, морфология, окраска по Граму, подвижность, наличие спор, отношение к кислороду. Затем используют наиболее важные тесты, характеризующие предполагаемый таксон (род, вид).

Наиболее важным для идентификации является определение биохимических признаков бактерий. Их определяют преимущественно микрообъемной технологией с использованием соответствующих таксону коммерческих тест-систем или приборов автоматических систем идентификации. Для идентификации также широко используют серологические реакции, направленные на выявление антигенов бактерий и их таксонов.

Совокупность полученной информации о свойствах бактерий сопоставляют с характеристикой определенных таксонов в «Определителе бактерий Берджи» или других руководствах и дают заключение о таксономическом положении бактерий.

В последние годы все шире используются методы геноиндикации микроорганизмов, которые не требуют выделения чистых культур: метод ДНК-зондов, полимеразная цепная реакция (ПЦР) со специфическими праймерами. Эти методы отличаются высокой чувствительностью и позволяют быстро идентифицировать микроорганизмы непосредственно в исследуемом материале.

8.Энергетический и конструктивный метаболизм бактерий.

9. Условия культивирования микробов.

10. Микробные ферменты.

11. Понятие о чистой культуре.

12. Выделение и культивирование строгих анаэробов и микроаэрофильных бактерий.

13. Понятие об асептике, антисептике, стерилизации и дезинфекции.

14. Действие физических факторов на микроорганизм. Стерилизация.

15. Бактериофаг. Получение, титрование и практическое применение.

16. Фазы взаимодействия фага с клеткой. Умеренные фаги. Лизогения.

17. Генетический аппарат у бактерий. Генная идентификация пцр.

18. Генетические рекомбинации.

19. Нехромосомные генетические факторы.

20. Учение о микробном антагонизме. Антибиотики.

21. Определение чувствительности микробов к антибиотикам.

1. Метод диффузии в агар (метод дисков)

2.Методы разведения

22. Механизмы возникновения и распространения лекарственной устойчивости.

29.Микроскопические грибы.

30.Нормальная микрофлора тела.

31.Микрофлора кишечника.

32.Дисбактериоз кишечника у детей.

33.Морфология и ультраструктура вирусов.

34.Молекулярно-Генетическое разнообразие вирусов.

35. Методы культивирования вирусов.

36.Основные стадии репродукции вируса в клетке.

37. Типы взаимодействия вируса и клетки.

38. Вирусный онкогенез.

40. Природа прионов и прионовых болезней.

1.Понятие об инфекции и инфекционном заболевании.

2.Особенности внутриутробного инфекционного процесса.

3.Экзотоксины и Эндотоксины бактерий

4. Патогенность и вирулентность.

5.Формы инфекций.

6. Иммунная система.

7.Медиаторы иммунной системы.

8.Межклеточная кооперация в иммуногенезе.

9.Клонально-Селекционная теория иммунитета.

10. Иммунологическая память.

11.Иммунологическая толерантность.

12.Антигены.

13.Антигенная структура микробов.

14.Гуморальные и клеточные факторы неспецифической защиты.

15. Система комплемента.

16.Фагоцитарная реакция.

17. Гуморальный иммунный ответ.

18. Роль секреторных иммуноглобулинов в местном иммунитете у детей и взрослых. Иммунные факторы женского грудного молока.

19. Клеточный иммунный ответ.

20.Реакция антиген-антитело.

21. Монорецепторные агглютинирующие сыворотки.

22.Реакция агглютинации и ее варианты.

23. Реакция гемагглютинации.

24. Реакция преципитации.

25. Иммунолюминесцентный метод и его применение в диагностике инфекционных заболеваний.

26. Р-ции связывания комплимента. Р-ции иммунного гемолиза.

27. Твердофазный иммуноферментный анализ: принцип, применение для лабораторной диагностики инфекционных заболеваний (ифа)

28. Метод оценки иммунного статуса организма

29. Особенности иммунитета и неспецифической резистентности.

30. Система интерферона.

31. Аутоантигены. Аутоантитела. Природа аутоиммунной реакции.

32. Врожденные (первичные) и приобретенные (вторичные) иммунодефициты: этиология, проявления, диагностика

33. Гиперчувствительность замедленного типа (т-зависимая аллергия) Кожные аллергические реакции в диагностике инфекционных заболеваний

34. Гиперчувствительность немедленного типа (в-зависимая аллергия)

35. Живые вирусные вакцины. Применение в педиатрической практике.

36. Серотерапия, серопрофилактика. Предупреждение сывороточной болезни и анафилактического шока у детей.

37. Вакцинопрофилактика и вакцинотерапия.

38. Живая вакцина: получение, требование к вакцинным штаммам, достоинства и недостатки.

39. Убитые вакцины. Принцип получения. Химические вакцины.

40. Перечень вакцин для плановых профилактических прививок у детей. Оценка поствакцинального иммунитета

2.Принципы современной классификации микробов.

Микробы, или микроорганизмы (бактерии, грибы, простейшие, вирусы), систематизиро­ваны по их сходству, различиям и взаимо­отношениям между собой. Этим занимается специальная наука - систематика микроор­ганизмов, которая включает три части: классификацию, таксономию и идентифика­цию. В основу таксономии микроорганизмов поло­жены их морфологические, физиологические, биохимические и молекулярно-биологические свойства. Различают следующие таксономи­ческие категории: царство, подцарство, отдел, класс, порядок, семейство, род, вид, подвид и др. В рамках той или иной таксономичес­кой категории выделяют таксоны - группы организмов, объединенные по определенным однородным свойствам.

Микроорганизмы представлены доклеточными формами (вирусы - царство Vira) и клеточными формами (бактерии, архебактерии, грибы и простейшие). Различают 3 доме­на :

□ домен «Bacteria» - прокариоты, пред­ставленные настоящими бактериями (эубактериями);

□ домен «Archaea» - прокариоты, пред­ставленные архебактериями;

□ домен «Eukarya» - эукариоты, клетки которых имеют ядро с ядерной оболочкой и ядрышком, а цитоплазма состоит из высоко­организованных органелл - митохондрий, аппарата Гольджи и др. Домен «Eukarya» вклю­чает: царство Fungi (грибы); царство животных Animalia (включает прстейшие – подцарство Protozoa); царство растений Plante. Домены включают царства, типы, классы, порядки, семейства, роды, виды.

Вид . Одной из ос­новных таксономических категорий является вид (species). Вид - это совокупность особей, объединенных по близким свойствам, но от­личающихся от других представителей рода.

Чистая культура . Совокупность однородных микроорганиз­мов, выделенных на питательной среде, характеризующихся сходными морфологичес­кими, тинкториальными (отношение к кра­сителям), культуральными, биохимическими и антигенными свойствами, называется чис­той культурой.

Штамм . Чистая культура микроорганизмов, выделен­ных из определенного источника и отличаю­щихся от других представителей вида, называ­ется штаммом. Штамм - более узкое понятие, чем вид или подвид.

Клон . Близким к понятию штам­ма является понятие клона. Клон представляет собой совокупность потомков, выращенных из единственной микробной клетки.

Для обозначения некоторых совокупностей микроорганизмов, отличающихся по тем или иным свойствам, употребляется суффикс var (разновидность) вместо ранее применявшегося type.

Биовариант –

Серовариант –

Фаговариант –

3.Основные методы исследования морфологии бактерий .

Морфологические свойства бакте­рий . Бактерии- микроорганизмы, не имеющие оформлен­ного ядра (прокариоты).

Бактерии имеют разнообразную форму и довольно сложную структуру, определяющую многообразие их функциональной дея­тельности. Для бактерий характерны четыре основные формы: сферическая (шаровидная), цилиндрическая (палочковидная), извитая и нитевидная.

Бактерии шаровидной формы - кокки - в зависимости от плоскости деления и расположения относительно друг друга от­дельных особей подразделяются на микрококки (отдельно лежащие кокки), диплококки (парные кокки), стрептококки (цепочки кокков), стафилококки (имеющие вид виноградных гроздьев), тетракокки (образования из четырех кокков) и сарцины (паке­ты из 8 или 16 кокков).

Палочковидные бактерии располагаются в виде оди­ночных клеток, дипло- или стрептобактерий.

Извитые формы бактерий - вибрионы и спириллы, а так­же спирохеты. Вибрионы имеют вид слегка изогнутых палочек, спириллы - извитую форму с несколькими спиральными завит­ками.

Размеры бактерий колеблются от 0,1 до 10 мкм. В состав бак­териальной клетки входят капсула, клеточная стенка, цитоплаз-матическая мембрана и цитоплазма, в которой содержатся нуклеоид, рибосомы и включения. Некоторые бактерии снабжены жгутиками и ворсинками. Ряд бактерий образуют споры, которые располагаются терминально, субтер­минально или центрально; превышая поперечный раз­мер клетки, споры придают ей веретенообразную форму.

Методы окраски . Окраску мазка производят просты­ми или сложными методами. Простые за­ключаются в окраске препарата одним красителем; сложные методы (по Граму, Цилю - Нильсену и др.) включают последо­вательное использование нескольких красителей и имеют диффе­ренциально-диагностическое значение. Отношение микроорганиз­мов к красителям расценивают как тинкториальные свойства. Существуют специальные методы окраски, которые используют для выявления жгутиков, клеточной стенки, нуклеоида и разных цитоплазматических включений.

микроскопический метод: световая, фазово-контрастная, флуоресцентная, электронная;

культуральный метод (бактериологический, вирусологический);

биологический метод (заражение лабораторных животных);

молекулярно-генетический метод (ПЦР - полимеразная цепная реакция)

серологический метод - выявления антигенов микроорганизмов или антител к ним;

Сложные методы окраски применяют для изуче­ния структуры клетки и дифференциации микроорганиз­мов. Окрашенные мазки микроскопируют в иммерсион­ной системе. Последовательно нанести на препа­рат определенные красители, различающиеся по химическому составу и цвету, протравы, спирты, кислоту и др.

Клеточная стенка окрашивается по методу Пешкова – приготовленный и высушенный препарат помещают в жидкость Карнуа (смесь этилового спирта, хлороформа и ледяной уксусной кислоты, 6:3:1) на 15 минут, промывают водой, протравливают в 10% растворе танина 6-8 минут, промывают, окрашивают водным фуксином 30 сек., высушивают.

Капсула по Бурри-Гинсу

"

Микробы, или микроорганизмы (бактерии, грибы, простейшие, вирусы), систематизированы по их сходству, различиям и взаимоотношениям между собой. Этим занимается специальная наука - систематика микроорганизмов .

Систематика включает три части:

• классификацию,
• таксономию,
• идентификацию.

В основу таксономии микроорганизмов положены их морфологические, физиологические, биохимические и молекулярно-биологические свойства .

Различают следующие таксономические категории:

• царство,
• подцарство,
• отдел,
• класс,
• порядок,
• семейство,
• род, вид,
• подвиди др.

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

Микроорганизмы представлены:

• доклеточными формами (вирусы - царство Vira),
• клеточными формами (бактерии, архебактерии, грибы и простейшие).

Различают 3 домена (или «империи»):

• «Bacteria»,
• «Archaea»,
• «Eukarya».

Домен «Bacteria » - прокариоты, представленные настоящими бактериями (эубактериями); домен «Archaea » - прокариоты, представленные архебактериями; домен «Eukarya » - эукариоты, клетки которых имеют ядро с ядерной оболочкой и ядрышком, а цитоплазма состоит из высокоорганизованных органелл - митохондрий, аппарата Гольджи и др.

Принципы классификации бактерий .

Вид Þ род Þ семейство Þ порядок Þ класс. Существует естественная (только создается в настоящее время) и искусственная классификация ; используется морфо-физиологический метод:

• морфологические признаки (размер, форма, окраска…),
• физиологические признаки (тип питания отношения к to, O2, pH, потребность к факторам роста - витамины),
• культуральные признаки (видно невооруженным глазом при посеве на разные
• генетические ((А+Т)/(Г+Ц)*100%),
• гибридизация ДНК,
• Строение 16S-РНК (небольшие отрезки РНК).

Определитель бактерий Берджи : по морфологическим и физиологическим признакам, всего 35 групп бактерий, они разделяются на 4 основные категории:

1. Грам- эубактерии, имеющие клеточные стенки;
2. Грам+ --""--;
3. Эубактерии, лишенные клеточных стенок;
4. Архебактерии.

Основные группы бактерий

1. Изгибающиеся бактерии с тонкими стенками, подвижность обеспечивается за счет скольжения- скользящие бактерии
2. Изгибающиеся бактерии с тонкими стенками, подвижность связана с наличием осевой нити- спирохеты Borrelia, Leptospira
3. Ригидные бактерии с толстыми стенками, неподвижные или подвижные благодаря жгутикам- эубактерии.

А. Мицелиальные формы Mycobacterium, Actinomyces, Nocardia, Streptomyces

Б. Простые одноклеточные

2/свободноживущие

• грамположительные: кокки Streptococcus, Staphy lococcus, неспорообразующие палочки Corynebacteriu Erysipelothrix, спорообразующие палочки-в т.ч. обязательные аэробы Bacillus, -в т.ч. обязательные анаэробы Clostridium
• грамотрицательные: кокки Neisseria, некишечные палочки, в т.ч. спиральной формы Spirillum, -в т.ч. прямые, очень мелкие палочки Pasteurella, Brucella, Bordetella, кишечные палочки Escherichia, Salmonella, Shigella, облигатные аэробы Pseudomonasоблигатные анаэробы Bacteroides, Fusobacterium

Классификация, или систематика микроорганизмов (от греч. Systёmatikos - упорядоченный, систематизированный), - это раздел микробиологии, занимающийся вопросами создания классификации микроорганизмов на основе их свойств и родственных взаимосвя­зей. В качестве синонима понятия «систематика микроорганизмов» иногда используется также термин «таксономия».

В настоящее время нет универсальной, единственно правиль­ной, классификации. В зависимости от поставленной задачи микро­организмы могут быть классифицированы по морфологическим признакам (палочки, кокки, извитые и т.д.), по тинкториальным при­знакам (грамположительные, грамотрицательные и т.д.), по физио­логическим признакам (термофильные, психрофильные, ацидофиль­ные, аэробные и т.д.), по экологическим признакам (азотфиксирующие, нитрифицирующие, сульфатредуцирующие, целлюлозоразрушающие и т.д.), по межвидовым отношениям (антагонисты, синнергисты, комменсалы и т.п.), по видам таксиса, генотипическим и филоге­нетическим признакам. Микроорганизмы классифицируются также по степени опасности для человека, животных и окружающей среды. Таким образом, классификация микроорганизмов представляет собой субъективную обработку объективных характеристик.

Современная систематика микроорганизмов включает в себя три основных направления:

1. Характеристика микроорганизмов - получение всевоз­можных сведений о свойствах и параметрах, необходимых для отне­сения определяемых микроорганизмов к тому или иному таксону.

2. Классификация или таксономия , т.е. процесс упорядо­ченного расположения микроорганизмов в таксономические груп­пы на основе подобия.

3. Номенклатура - присвоение научных названий таксономи­ческим группам (таксонам).

Основной таксономической единицей в систематике микро­организмов является вид . По общебиологическим представлени­ям, вид - это группа близких между собой организмов, имеющих общий корень происхождения и на данном этапе эволюции характеризующийся определенными морфологическими, биохимически­ми и физиологическими признаками, обособленных отбором от дру­гих видов и приспособленных к определенной среде обитания. Важ­ным видовым признаком является способность организмов скре­щиваться и давать потомство.

Определение вида у бактерий принципиально отличается от классического определения биологического вида, так как у них от­сутствует половой способ размножения. По современным представ­лениям, к одному виду бактерий относят близкородственные орга­низмы, с 70%-ным уровнем гомологии ДНК и сходные по совокупно­сти морфологических, биохимических и физиологических признаков.

В иерархической классификации микроорганизмов использу­ются также следующие таксономические категории: подвид - груп­па близкородственных сходных организмов внутри вида с уровнем ДНК-гомологии выше 70%; род - таксономическая группа, объе­диняющая родственные виды, и далее - семейство , подпорядок, порядок, подкласс, класс, царство и домен (или надцарство ). В настоящее время в большей степени описаны семейства и доме­ны, в то время как остальные таксономические группы находятся в процессе систематизации.

Домены являются наивысшими таксонами микроорганизмов, соответствующими ранее выделяемым царствам. Согласно совре­менной классификации все разнообразие микроорганизмов представ­лено тремя доменами: Bacteria (прокариотиые микроорганиз­мы, истинные бактерии), Archaea (другая эволюционная ветвь прокариоптых микроорганизмов) и Eukarya (эукариотные мик­роорганизмы) (рис. 2). Из них два домена (Bacteria и Archaea) включают только представителей прокариотов, которые выделены в отдельное надцарство - Procariolae .

Рис.2. Универсальное филогенетическое древо живых организмов.

Наиболее точной, информативной и удобной в использовании, является такая система классификации, в которой таксоны опреде­лены, исходя из разнообразных согласующихся характеристик, по­лученных с использованием различных современных методов. По­добный подход к выделению таксонов называется полифазным.

Основными методами современной полифазной таксономии являются: генотипический, фенотипический и филогенетический.

Генотипический метод является доминирующим в полифаз­ной таксономии. Он основан на изучении Ц+Г состава ДНК, на ис­следовании ДНК-рРНК гомологии, на установлении родственных отношений между микроорганизмами, которые закодированы в нуклеотидных последовательностях генов 16S или 23S р-РНК. Напри­мер, при определении принадлежности микроорганизма к опреде­ленному виду уровень сходства нуклеотидных последовательнос­тей ДНК около 70% играет первостепенную роль. Поэтому геноти­пический метод часто называют методом геномной дактилоско­пии.

Фенотипические исследования используются чаще всего в раз­личных схемах идентификации микроорганизмов, для формального описания таксона, от разновидности и подвида до рода и семейства. В то время как генотипические данные необходимы для размещения таксона на филогенетическом древе и в системе классификации, фенотипическая характеристика дает описательную информацию, позволяющую идентифицировать тот или иной вид микроорганизма. Классические фенотипические характеристики включают в себя морфологические, физиологические, биохимические, хемотаксономические и серологические особенности микроорганизмов.

Морфологические признаки указывают, какие размеры и форму имеет микроорганизм (кокк, палочка, спирилла), есть ли у него капсу­ла или споры, объединяются ли клетки в цепочки, тетрады или пакеты, есть ли у них жгутики и как они расположены, окрашиваются ли клет­ки по Граму. Морфология бактерий включает в себя изучение культуральных свойств, т.е. характер роста на питательных средах, форму колоний на плотных питательных средах, пигментообразование.

Физиологические особенности характеризуют механизм об­мена веществ, способ получения энергия, способность данного микроорганизма к трансформации тех или иных веществ, его отно­шение к углероду, азоту, кислороду, температуре, рН среды.

Биохимические признаки определяются способностью микро­организмов разлагать определенные сахара, образовывать серово­дород, аммиак и другие соединения.

Хемотаксономические особенности характеризуют химичес­кий состав цитоплазмы клетки. Таксономическая специфичность состава жирных кислот, липопротеидов, липополисахаридов, пигмен­тов, полиаминов, белков и других химических компонентов клетки широко используется при классификации микроорганизмов.

Серологические свойства, или серотипирование, основаны на выявлении вариабильности антигенных компонентов бактериаль­ных клеток. Такими компонентами могут быть жгутики, фимбрии. капсулы, клеточная стенка, ферменты и токсины. Для выявления антигенных свойств бактериальной клетки используются различ­ные серологические реакции: реакция преципитации, реакция скле­ивания комплемента, осаждение и др.

Таким образом, фенотипические характеристики отличаются большим объемом и разнообразием получаемой информации, ко­торую сложно обработать вручную. Возникла необходимость в ком­пьютерном, числовом анализе получаемых данных. Появилась нумерическая (числовая) таксономия, позволяющая с помощью компьютерных программ анализировать фенотипические и генотипические характеристики микроорганизмов. Использование нумерического анализа в таксономической практике получило название «компьютерная идентификация».

Филогенетические методы (от греч. phylon - род, племя и genesis - происхождение, возникновение) позволяют проследить про­цесс исторического развития микроорганизмов как в целом, так и их отдельных таксономических групп: видов, подвидов, родов, се­мейств, подпорядков, порядков, подклассов, классов, царств и до­менов.

Филогенетические связи между микроорганизмами изучают­ся методами геномной дактилоскопии, молекулярной биологии, ком­пьютерной идентификации. На основании полученных данных стро­ятся филогенетические древа, которые отражают эволюционные взаимоотношения между микроорганизмами (рис. 3). Создаваемые филогенетические древа не могут быть использованы для постро­ения иерархической классификации микроорганизмов и не заменя­ют собою систематику. Они являются одним из ее элементов.

Номенклатура - занимается вопросами точных и единообраз­ных названий. Эго система наименований, применяемых в определен­ной области знаний. В соответствии с международными правилами таксономическим группам микроорганизмов присваиваются имена.

Еще до введения первых правил номенклатуры было описа­но огромное количество микроорганизмов. Причем одна и та же бактерия могла быть отнесена к разным по названию таксонам. Во избежание этого Международным Кодексом номенклатуры были определены все приоритетные названия бактерий, опубли­кованные с 1 мая 1753 года. В результате был создан «Список признанных названий бактерий», который вступил в силу с 1 янва­ря 1980 года. В настоящее время название микроорганизмам при­сваивается в соответствии с правилами Международного Кодек­са номенклатуры бактерий. Компетенция Кодекса распространя­ется только на правила присвоения и использования научных на­званий микроорганизмов. Вопросы классификации решаются вне зависимости от Кодекса на базе проводимых таксономических исследований.

Рис. 3. Филогенетическое древо бактерий.

В микробиологии, как и в биологии, для обозначения видов бактерий принята двойная (бинарная) номенклатура, предложенная еще в 1760 году Карлом Линнеем.

Первое слово обозначает название рода. Обычно это латинс­кое слово, оно пишется с прописной буквы и характеризует какой-либо морфологический или физиологический признак, либо фами­лию ученого, открывшего этот микроб. Например, в честь фран­цузского ученого Л. Пастера назван род «пастерелла», американс­кого микробиолога Сальмона - род «сальмонелла», немецкого уче­ного Т. Эшериха - род «эшерихиа», японского микробиолога Шига - род «шигелла», английских бактериологов Д. Брюса и С. Эрвина - роды «бруцелла» и «эрвиния», русских ученых Кузнецова и Лямбля - роды «кузнецовия» и «лямблия» и т.д. Название рода микроорга­низма обычно сокращается до одной-двух букв.

Второе слово обозначает видовой эпитет в названии микроор­ганизма и, как правило, представляет собой производное от суще­ствительного, дающее описание цвета колонии, источника проис­хождения микроорганизма, вызываемого им процесса или болезни. Название вида пишется со строчной буквы и никогда не сокраща­ется. Например, Escherichia coli означает, что эшерихии обитают в кишечнике, Pasterella pestis - пастереллы, вызывающие чуму, Bordetetia pertussis - бордетеллы, вызывающие кашель, Clostridium tetani - клостридии, вызывающие столбняк и т.д.

С.Н. Виноградский и М. Бейеринк, учитывая многообразие метаболизма бактерий, предложили в названии рода отражать при­знаки, связанные с морфологией, экологией, биохимией и физиоло­гией микроорганизмов. Так появились названия, являющиеся клю­чом к характеристике микроорганизма: Acetobacter (кислотообра­зующие бактерии), Nitrosomonas (нитрифицирующие бактерии), Azotobakter (бактерии, связывающие азот атмосферы), Chromobakterium (пигментированные бактерии), В. stearothermophiliis (восковые теплолюбивые бактерии) и т.д.

Иногда в качестве составной части систематики рассматри­вается идентификация (определение) микроорганизмов. Однако это не совсем корректно, так как идентификация использует уже построенные системы классификации и конкретные, указанные в идентификационных ключах (таблицах), характеристики микроор­ганизмов. Схемы идентификации микроорганизмов являются своеобразным тестом качества системы классификации. Дня иденти­фикации микроорганизмов широко используются фенотипические и генотипические методы, методы компьютерной идентификации ана­лиза и геномной дактилоскопии.

В 1923 году Д. Берджи выпустил первый международный определитель бактерий. Последующие издания были подготов­лены Международным комитетом по систематике бактерий. Де­вятое, последнее американское издание «Руководства по опреде­лению бактерий Берджи» (Bergey"s Manual of Determinative Bacteriology), вышло в 1994 году. Сокращенное название Руковод­ства -BMDB-9. В русском переводе BMDB-9 издано в 1997 году. Оно знакомит с многообразием прокариот и делает шаг навстре­чу попыткам идентификации микроорганизмов, выделяемых из ок­ружающей среды.

Согласно BMDB-9 бактерии подразделяются (по фенотипи-ческим признакам) на четыре основные категории:

1. Грамотрицательные эубактерии, имеющие клеточные стенки.

2. Грамположительные эубактерии, имеющие клеточные стенки.

3. Эубакгерии, лишенные клеточных стенок.

4. Архебактерии.

Основным объектом в идентификации микроорганизмов яв­ляется чистая культура выделенной бактерии, называемая «штам­мом» или «клоном».

Штамм (от нем. stammen - происходить) - это бактериальная культура одного и того же вида, выделенная из разных объектов или из одного объекга в разное время, и отличающаяся незначи­тельными изменениями свойств (например, по чувствительности к антибиотикам, ферментативной активности, способности к образо­ванию токсинов). Обычно штаммы одного вида приспособлены к определенной среде обитания.

Под термином «бактериальная культура » понимают попу­ляцию микробных клеток в данном месте и в данное время. Это могут быть микроорганизмы, выращенные на плотной или жидкой питательной среде в условиях лаборатории. Культуру микроорга­низмов, выращенных на плотной или жидкой питательной среде из особей одного вида путем последовательных пересевов одиночной колонии, называют чистой.

Чистые бактериальные культуры, полученные из одной исход­ной клетки, называют клонами (от греч. klon - отпрыск). Клон пред­ставляет собой генетически однородную популяцию.

Смешанной называют культуру из неоднородных микроорга­низмов, выделенных из исследуемого материала, например, из воды, почвы, воздуха.