Микрофлора представляет собой стабильное сообщество микроорганизмов, т.е. микробиоценоз. Она колонизирует поверхность тела и полости, сообщающиеся с окружающей средой. В норме микроорганизмы отсутствуют в легких и матке. Различают нормальную микрофлору кожи, слизистых оболочек рта, верхних дыхательных путей, пищеварительного тракта и мочеполовой системы. Среди нормальной микрофлоры выделяют резидентную и транзиторную микрофлору. Резидентная (постоянная) облигатная микрофлора представлена микроорганизмами, постоянно присутствующими в организме. Транзиторная (непостоянная) микрофлора не способна к длительному существованию в организме.                                                                                    

Микрофлора кожи имеет большое значение в распространении микроорганизмов в воздухе. На коже и в ее более глубоких слоях анаэробов в 3—10 раз больше, чем аэробов. Кожу колонизируют пропионибактерии, коринеформные бактерии, стафилококки, стрептококки, дрожжеподобные грибы Candida, редко микрококки.

В верхние дыхательные пути попадают пылевые частицы, нагруженные микроорганизмами, большая часть которых задерживается в носо- и ротоглотке. Здесь растут бактероиды, коринеформные бактерии, гемофильные палочки, лактобактерии, стафилококки, стрептококки, непатогенные нейссерии и др. Трахея и бронхи обычно стерильны.          

Микрофлора пищеварительного тракта является наиболее представительной по своему качественному и количественному составу. При этом микроорганизмы свободно обитают в полости пищеварительного тракта, а также колонизируют слизистые оболочки.                                                                                                                                        

В полости рта обитают актиномицеты, бактероиды, бифидобактерии, эубактерии, фузобактерии, лактобактерии, гемофильные палочки, стафилококки, стрептококки, нейссерии, спирохеты, вейлонеллы и др. Обнаруживаются также грибы рода Candida и простейшие. Ассоцианты нормальной микрфлоры и продукты их жизнедеятельности образуют зубной налет.         

Микрофлора желудка представлена лактобактериями и дрожжами, единичными грамотрицательными бактериями. Она несколько беднее, чем, например, кишечника, так как желудочный сок имеет низкое значение рН, неблагоприятное для жизни многих микроорганизмов. При гастритах, язвенной болезни желудка обнаруживаются Helicobacter pylori, которые являются этиологическими факторами патологического процесса.                                        

В тонкой кишке микроорганизмов больше, чем в желудке; здесь обнаруживаются бифидобактерии, клостридии, эубактерии, лактобактерии, анаэробные кокки.                                                                                                                                             Наибольшее количество микроорганизмов накапливается в толстой кишке. Около 95 % всех видов микроорганизмов составляют анаэробы. Основными представителями микрофлоры толстой кишки являются: грамположительные анаэробные палочки (бифидобактерии, лактобациллы, эубактерии); грамположительные спорообразующие анаэробные палочки (клостридии перфрингенс и др.); энтерококки; грамотрицательные анаэробные палочки (бактероиды); грамотрицательные факультативно-анаэробные палочки (кишечные палочки).

Микрофлора толстой кишки — своеобразный экстракорпоральный орган. Она является антагонистом гнилостной микрофлоры, так как продуцирует молочную, уксусную кислоты, антибиотики и др. Известна ее роль в водно-солевом обмене, регуляции газового состава кишечника, обмене белков, углеводов, жирных кислот, холестерина и нуклеиновых кислот, а также продукции биологически активных соединений — антибиотиков, витаминов, токсинов и др. Морфокинетическая роль микрофлоры заключается в ее участии в развитии органов и систем организма; она принимает участие также в физиологическом воспалении слизистой оболочки и смене эпителия, переваривании и детоксикации экзогенных субстратов и метаболитов, что сравнимо с функцией печени. Нормальная микрофлора выполняет, кроме того, антимутагенную роль, разрушая канцерогенные вещества. 

Пристеночная микрофлора кишечника колонизирует слизистую оболочку в виде микроколоний, образуя своеобразную биологическую пленку, состоящую из микробных тел и экзополисахаридного матрикса. Экзополисахариды микроорганизмов, называемые гликокаликсом, защищают микробные клетки от разнообразных физико-химических и биологических воздействий. Слизистая оболочка кишечника также находится под защитой биологической пленки.

Нормальная микрофлора влагалища включает лактобактерии, клостридии, бактероиды, пептострептококки.            Представители нормальной микрофлоры при снижении сопротивляемости организма могут вызвать гнойно-воспалительные процессы, т.е. нормальная микрофлора может стать источником аутоинфекции, или эндогенной инфекции. Она также является источником генов, например генов лекарственной устойчивости к антибиотикам.

 29. Организация генетического аппарата бактерий и его особенности у вирусов. Понятие о генотипе и фенотипе микроорганизмов. Символические обозначения генетических и фенотипических признаков.

Материальной основой наследственности бактерий является ДНК. По сравнению с геном ом эукариотов геном бактерий устроен более просто - это молекула ДНК, замкнутая в кольцо, которое прикреплено к одной из мезосом. В отличие от парных хромосом эукариотов, у бак­терий одна хромосома, то есть гаплоидный набор генов, поэтому у них нет явления доминантности.

Кроме хромосомы, у бактерий имеются внехромосомные генети­ческие элементы - плазмиды. Это молекулы ДНК, которые или нахо­дятся вне хромосомы, в автономном состоянии, в виде колец, прик­репленных к мезосомам, или встроены в хромосому (интегрированное состояние). Плазмиды придают бактерии дополнительные наследс­твенные признаки, но не являются обязательными для нее. Плазмида может быть элиминирована (удалена) из бактерии, что не влияет на ее жизнеспособность.

В настоящее время известно свыше 20 типов плазмид у бактерий. Назовем некоторые из них :

F-плазмида, фактор фертильности (лат. fertilis - плодовитый), или половой фактор, определяет способность бактерий к образованию по­ловых ворсинок и к конъюгации.

R-плазмиды определяют резистентность бактерий к лекарственным средствам. Передача R-плазмид от одних бактерий к другим приводит к быстрому распространению лекарственноустойчивых бактерий.

Col-плазмиды кодируют синтез бактериоцинов - антибактериаль­ных веществ, вызывающих гибель других бактерий того же илиродственных видов. Впервые они были обнаружены у Escherichia соН,отсюда и их название - колицины. Известны бактериоцины стафи­лококков (стафилоцины), палочек чумы (пестицины) и других бакте­рий. Наличие плазмиды бактериоциногенности придает бактериям се­лективные преимущества в биоценозах. Это может иметь для организ­ма человека положительное значение, если колицины кишечной палоч­ки губительно действуют на патогенные энтеробактерии, и отрицатель­ное, если бактериоцины продуцируются патогенными микробами.

Ent-плазмиды определяют продукцию энтеротоксина. Н1у-плаз-мида - гемолитическую активность.

Дополнительными генетическими элементами являются также профаги - геномы умеренных фагов, которые, встраиваясь в хромосому бак­терии, могут придавать ей определенные свойства. Например, tox-гены, кодирующие образование экзотоксинов коринебактерий дифтерии, клостридий ботулизма и др.

Особенности вирусов, отличающие их от всех других живых су­ществ

1) наличие только одного типа нуклеиновой кислоты - ДНК или РНК, в то время как клетки всех остальных живых существ содержат ДНК и РНК, взаимодействие которых необходимо для биосинтеза бел­ков,

2) отсутствие собственных белоксинтезирующих систем и клеточ­ного строения;

3) внутриклеточный паразитизм на молекулярном (генетическом) уровне.

Внеклеточная форма вируса - вириои и вирус, находящийся внут­ри клетки хозяина - это две разные формы вируса.

Вирионы разных вирусов имеют размеры от 15 до 400 наномет­ров. Нанометр - это 10-9 метра (рис. 6). Наиболее мелкие вирусы - виру­сы полиомиелита - имеют вирион размером 17-25 им, средние - вирус гриппа - 80-120 нм, крупные - вирус оспы - 300-400 им.

В центре вириона располагается его геном. Это нуклеиновая кис­лота - ДНК или РНК (однонитевая или двунитевая). Плюс-однонитевая РНК несет две функции: наследственную и информационную, напри­мер у вируса полиомиелита. Минус-однонитевая РНК, как, например, у вируса гриппа, несет только наследственную функцию, и только в процессе репродукции вируса к ней достраивается плюс-нить иРНК.

Вокруг нуклеиновой кислоты симметрично располагаются белко­вые молекулы - капсомеры, составляющие капсид (лат. capsa - коробка). Различают спиральный тип симметрии, когда капсомеры уложены по всей длине молекулы нуклеиновой кислоты, и кубический, когда кап­сомеры располагаются в виде двадцатигранника (икосаэдра).

Вирионы, содержащие только нуклеиновую кислоту и белок, сос­тавляют нуклеокапсид. Это простые вирусы, например, ВТМ, вирус полиомиелита.

У вирионов сложноорга-низованных вирусов имеется еще поверхностная оболочка - суперкапсид, содержащий, кроме белков, также углево­ды, липиды, компоненты клет­ки хозяина. Строение вирио­на лежит в основе классифи­кации вирусов. По типу нук­леиновой кислоты их делят на: рибовирусы и дезоксири-бовирусы, далее по структу­ре вирионов, по месту размно­жения и по другим признакам проводится деление на семей­ства и роды.

Генотип - это общая сумма генов микроба. В отношении микро­организмов "генотип" означает то же, что "геном".

Фенотип - это весь комплекс свойств микроба, проявление генотипа в определенных, конкретных условиях существования.

Генотип - это возможные способности клетки, а фенотип - видимое их проявление.

Гены, ответственные за синтез какого-то соединения, обозначают строчными буквами латинского алфавита по названию соединения, например, при наличии гена, кодирующего синтез лейцина, - ieu+, при отсутствии - leu-. Гены, ответственные за резистентность к лекарствен­ным средствам, бактериофагам, ядам, обозначают буквой г (лат. resistentia), а чувствительные - буквой s (лат. sensitiv - чувствительный). Например, чувствительность к стрептомицину обозначают str5, резис­тентность strr. Фенотип бактерий обозначается теми же знаками, но с прописной буквы: соотвественно Leu+, Leir, Str1, Str8.

30.Формы изменчивости бактерий и вирусов. Мутации, их классификация. Мутагены физические, химические, биологические Изменчивость микробов, ее варианты. Трансформация, трансдукция, коньюгация

Свойства микроорганизмов, как и любых других организмов, определяются ихгенотипом, т.е. совокупностью генов данной особи.Фенотиппредставляет собой результат взаимодействия между генотипом и окружающей средой, т.е. проявление генотипа в конкретных условиях обитания. В основе изменчивости лежит либо изменение реакции генотипа на факторы окружающей среды, либо изменение самого генотипа в результате мутации генов или их рекомбинации. В связи с этим фенотипическую изменчивость подразделяют на наследственную и ненаследственную. Диссоциации могут сопровождаться изменениями биохимических, морфологических, антигенных и патогенных свойств возбудителей.

Ненаследственная (средовая, модификационная)изменчивостьобусловлена влиянием внутри- и внеклеточных факторов на проявление генотипа. При устранении фактора, вызвавшего модификацию, данные изменения исчезают. Стандартное проявление модификации – разделение однородной популяции на два или несколько типов. Этот феномен получил название диссоциации микробов. Обычно диссоциации возникают в условиях, неблагоприятных для исходной популяции (высокая концентрация ионов, неоптимальная температура, избыточно щелочная среда). Простыми проявлениями диссоциаций являются изменения вида и структуры бактериальных колоний на твердых питательных средах и особенности роста в жидких средах. Например, при неблагоприятных условиях (воздействие УФО) кишечная палочка способна наряду с типичнымиS-колониями образовывать не типичные для нееR-колонии (диссоциация), что является проявлением модификационной (генетически не закрепленной) изменчивости.

Наследственная (генотипическая) изменчивость, связанная с мутациями, – мутационная изменчивость. Основу мутации составляют изменения последовательности нуклеотидов в ДНК, происходит структурная перестройка генов, проявляющаяся фенотипически в виде измененного признака. Наследственная изменчивость, связанная с рекомбинациями, называется рекомбинационной изменчивостью.

Длительное время считалось, что бактерии – изолированные генетические системы, и каждая особь имеет одного (и только одного) родителя, то есть их изменчивость вызвана лишь мутациями. Однако, был обнаружен факт прямой передачи генетической информации.

Генетическая рекомбинация– это взаимодействие между двумя геномами, т.е. между двумя ДНК, обладающими различными генотипами, которое приводит к образованию рекомбинантной ДНК, формированию дочернего генома, сочетающего гены обоих родителей. У бактерий возможны следующиегенетические рекомбинации:

· конъюгация

· трансдукция

· трансформация

Конъюгация(от лат.conjugatio– соединение) описана Дж.Ледебергом и Э.Татумом (1946) состоит в переходе генетического материала (ДНК) из клетки-донора («мужской» илиF⁺) в клетку-реципиент («женская» илиF^–) при контакте клеток между собой.

Фактор фертильности (F) – внехромосомная молекула ДНК (плазмида) содержит гены, кодирующие образование специальной половой ворсинки «секс-пили» илиF-пили, с помощью которой между двумя клетками формируется конъюгационный мостик. При скрещивании фактор фертильности передается независимо от хромосомы донора с частотой, близкой к 100%. При попадании в клетку-реципиент фактора фертильности она становитсяF⁺и приобретает способность передавать его другимF^–клеткам. Подобный механизм обусловливает приобретение множественной устойчивости к антибактериальным агентам.

Трансформация(от лат.transformatio– превращение) заключается в том, что ДНК, выделенная из бактерий в свободной растворимой форме, передается бактерии-реципиенту. При трансформации рекомбинация происходит, если ДНК бактерий родственны друг другу. Феномен открыл Гриффит у стрептококка пневмонии в 1928 г., позднее Эвери, Мак-Леод и Мак-Карти в 1944 г. выделили трансформирующее начало пневмококков в виде молекулы ДНК. Погибшие бактерии постоянно высвобождают ДНК, которая может быть воспринята другими бактериями. Как правило, любая чужеродная ДНК, попадающая в бактериальную клетку, расщепляется рестрикционными эндонуклеазами, но при некоторых условиях такая ДНК может быть интегрирована в геном бактерии.

Регуляция трансформации зависит от: 1) компетентности реципиентной бактерии поглощать ДНК – зависит от присутствия в мембране специальных белков, имеющих сродство (аффинность) к ДНК; и 2) качественных свойств трансформирующей ДНК – гомологичность, наличие двойной спирали ДНК и значительная молекулярная масса (более 10⁷Д).

Трансформация протекает в три стадии: 1) адсорбция, 2) ферментативное расщепление связавшейся ДНК с образованием фрагментов с М.м. 4-5х10⁶Д, 3) проникновение фрагментов ДНК, сопровождающееся разрушением одной из цепей дуплекса ДНК (энергозависимый этап) и рекомбинация ДНК с генетическим материалом реципиентной клетки.

Подобным путем могут передаваться гены, кодирующие факторы вирулентности, однако в обмене генетической информацией трансформация играет незначительную роль.

Трансдукция(от лат.transductio– перенос, перемещение) – передача ДНК от бактерии-донора к бактерии-реципиенту при участии бактериофага, обычно при этом фаг переносит лишь небольшой фрагмент ДНК хозяина. Явление открыли Ледеберг и Циндер (1952). Выделяют три типа трансдукции: неспецифическую (общую), специфическую и абортивную.

Неспецифическая (общая) трансдукция.В клетке, инфицированной бактериофагом, в ходе сборки дочерней популяции в головки некоторых фагов вместе с вирусной ДНК может проникнуть фрагмент бактериальной ДНК или плазмиды. При этом фаговая частица может утратить часть своего генома и стать дефектной. Количество аномальных фагов может достигать 0,3% всей дочерней популяции. Неспецифическая трансдукция обусловлена включением ДНК донора в головку фага дополнительно к геному фага или вместо генома фага (дефектные фаги). При такой форме трансдукции в клетки-реципиенты могут быть внесены практически любые гены.

Специфическая трансдукцияимеет место при репликации профага в лизогенной бактерии. При этом происходит замещение некоторых генов фага генами хромосомы клетки-донора, находящимися рядом с местом интеграции профага. Фаговая ДНК, несущая фрагменты хромосомы клетки-донора, включается в строго определенные участки хромосомы клетки-реципиента. Таким образом, привносятся новые гены и ДНК фага в виде профага репродуцируется вместе с хромосомой, т.е. этот процесс сопровождается лизогенией.

Специфически трансдуцирующие фаги, как и неспецифически трансдуцирующие, не способны к самостоятельной репликации.

Абортивная трансдукция. Если фрагмент ДНК, переносимый фагом, не вступает в рекомбинацию с хромосомой реципиента и не реплицируется, но с него считывется информация о синтезе соответствующего продукта, такая трансдукция называется абортивной. Впоследствии привнесенный ген передается одной из дочерних клеток и затем теряется в потомстве.

      31. Генетический обмен у микроорганизмов (рекомбинации): виды рекомбинаций и их характеристика. Плазмиды - определение понятия, основные виды и их характеристик

Генетические рекомбинации - (лат. recombinatio - перестановка) у бак­терий - это передача генетического материала (ДНК) от клетки-донора к клетке-реципиенту, в результате появляются рекомбинанты с новыми свойствами.

Известны три типа генетичес­ких рекомбинаций: трансформа­ция, трансдукция, конъюгация (рис.11, табл. 2).

Трансформация (лат. transforma-tio - превращение) - передача ДНК в виде свободного растворимого ве­щества, выделенного из клетки до­нора, в клетку реципиента. При этом рекомбинация происходит, если ДНК донора и реципиента родствен­ны друг другу, и может произойти обмен гомологичных участков сво­ей и проникшей извне ДНК. Впер­вые явление трансформации открыл Ф. Гриффите в 1928 г. Он ввел мы­шам живой невирулентный бескап-

сульный штамм пневмококка и одновременно убитый вирулентный кап-сульный штамм пневмококка Мыши погибли, из их крови была выделе­на живая культура вирулентного капсульного пневмококка Сам Гриф­фите считал, что трансформация произошла путем поглощения невиру­лентным пневмококком капсульного вещества вирулентного штамма Позже, в 1944 г О Эвери, К Мак Леод и М Мак-Карти доказали, что трансформирующее вещество - это ДНК, которая является носителем генетической информации Гак впервые была доказана роль ДНК как материального субстрата наследственности

Трансдукция (лат transductio - перенос) - передача ДНК от бакте­рии-донора к бактерии-реципиенту с помощью бактериофага Разли­чают неспецифическую трансдукцию, специфическую и абортивную

При неспецифической трансдукции может быть перенесен любой фрагмент ДНК донора При этом ДНК донора попадает в головку бак­териофага, не включаясь в его геном Принесенный бактериофагом фрагмент ДНК донора может включиться в хромосому реципиента Та­ким образом, бактериофаг в этом случае является только переносчиком ДНК, сама фаговая ДНК не участвует в образовании рекомбинанта

При специфической трансдукции гены хромосомы донора замеща­ют собою некторые гены бактериофага В клетке реципиента фаговая ДНК вместе с фрагментом хромосомы донора включается в строго оп­ределенные участки хромосомы реципиента в виде профага Реципи­ент становится лизогенным и приобретает новые свойства

Трансдукция называется абортивной, если фрагмент ДНК, при­несенный бактериофагом, не вступает в рекомбинацию с хромосомой реципиента, а остается в цитоплазме и может кодировать синтез како­го-то вещества, но не реплцируется при делении, передается только одной из двух дочерних клеток и затем утрачивается.

Конъюгация (лат. conjugatio - соединение) - это переход ДНК из клетки-донора ("мужской") в клетку-реципиент ("женскую") через по­ловые пили при контакте клеток между собой. Донором является "муж­ская" клетка (F+-клетка), она содержит F-фактор - половой фактор, который кодирует образование половых пилей. Клетки, не содержа­щие F-фактора (F--клетки), являются женскими. При конъюгации клет­ки-доноры соединяются с клетками-реципиентами с помощью F-пилей, через которые происходит переход ДНК. Если клетка-реципиент полу­чает F-фактор, она становится "мужской" F+-клеткой.

Если F-фактор включен в хромосому, то бактерии способны пе­редавать фрагменты хромосомы и называются Hfr-клетками (англ, high frequency of recombination - высокая частота рекомбинации). При конъ­югации хромосома разрывается в месте нахождения F-фактора и реплицируется, причем одна нить ДНК передается в клетку реципиента, а ко­пия остается в клетке донора. F-фактор включается в хромосому в опре­деленном ее участке, поэтому перенос отдельных генов хромосомы со­вершается в строго определенное время. Таким образом, прерывая про­цесс конъюгации через разные промежутки времени путем встряхива­ния взвеси бактерий, можно выяснить, какие признаки передаются за это время. Это позволяет построить карту хромосомы, то есть последо­вательность расположения генов в хромосоме. Перенос всей хромосомы может длиться до 100 минут. F-фактор при этом переносится последним.

   32.Понятие об инфекции. Условия возникновения инфекционного процесса. Стадии развития и характерные признаки инфекционной болезни.

Инфе́кция —опасность заражения живых организмов микроорганизмами. Термин означает различные виды взаимодействия чужеродных микроорганизмов с организмом человека.

Инфекционный процесс - это процесс взаимодействия патогенного микроорганизма и восприимчивого макроорганизма в определенных условиях внешней среды. В крайней своей форме инфекционный процесс выражается в виде инфекционного заболевания.

Попадание микроорганизма в организм человека не всегда приводит к заболеванию. Возникновение, течение и исход инфекционного процесса зависят от трех основных условий. Это: I) свойства патогенного микроорганизма; 2) состояние восприимчивого макроорганизма; 3) условия внешней среды. Кроме того, имеют значение входные ворота инфекции и доза микробов.

Характерные черты инфекционного заболевания:

- наличие возбудителя болезни;

- заразительность;

- способность к эпидемическому распространению;

- наличие инкубационного периода;

- цикличность течения;

-иммунный ответ после перенесенного заболевания: невосприимчивость или повышенная чувствительность.

По характеру локализации и путям распространения различают 1)очаговые и 2)генерализованные инфекции. При очаговых инфекциях возбудители остаются в ограниченном очаге. При генерализованных - происходит распространение микробов в организме.

Бактериемия - распространение бактерий но кровяному руслу без их размножения, наблюдается как одна из стадий в течении болезни, например, при брюшном тифе.

Сепсис - тяжелая генерализованная форма инфекции, когда возбудитель размножается в крови.

Септикопиемия характеризуется тем, что одновременно с размножением микробов в крови развиваются гнойные очаги в органах.

Токсинемия - поступление в кровь экзотоксинов. Инфекции, при которых это происходит, называются токсинемическими, например, столбняк, ботулизм, дифтерия.