Материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления пользователям Интернета и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
© 2018 - 2024
Ядерный аппарат бактерий и его особенности.
Нуклеоид - эквивалент ядра у бактерий. Он расположен в центральной зоне бактерий в виде двунитевой ДНК, плотно уложенной наподобие клубка. Нуклеоид бактерий, в отличие от эукариот, не имеет ядерной оболочки, ядрышка и основных белков (гистонов). У большинства бактерий содержится одна хромосома, представленная замкнутой в кольцо молекулой ДНК. Но у некоторых бактерий имеются две хромосомы кольцевой формы и линейные хромосомы. Нуклеоид выявляется в световом микроскопе после окраски специфическим для ДНК методами: по Фельгену или по Романовскому—Гимзе.
Кроме нуклеоида, в бактериальной клетке имеются внехромосомные факторы наследственности -плазмиды, представляющие собой ковалентно замкнутые кольца ДНК.
Жгутики, определение подвижности. Ворсинки и их типы.
Жгутики бактерий определяют подвижность бактериальной клетки. Жгутики представляют собой тонкие нити, берущие начало от цитоплазматической мембраны, имеют большую длину, чем сам клетка. Толщина жгутиков 12—20 нм, длина 3—15 мкм. Они состоят из трех частей: спиралевидной нити, крюка и базального тельца, содержащего стержень со специальными дисками (одна пара дисков у грамположительных и две пары у грамотрицательных бактерий). Дисками жгутики прикреплены к цитоплазматической мембране и клеточной стенке.
Жгутики состоят из белка — флагеллина, являющегося антигеном — так называемый Н-антиген. Субъединицы флагеллина закручены в виде спирали.
Число жгутиков у бактерий разных видов варьирует от одного (монотрих) у холерного вибриона до десятка и сотен, отходящих по периметру бактерии (перитрих), у кишечной палочки, протея и др. Лофотрихи имеют пучок жгутиков на одном из концов клетки. Амфитрихи имеют по одном жгутику или пучку жгутиков на противоположных концах клетки.
Ворсинки, или пили (фимбрии) — нитевидные образования, более тонкие и короткие, чем жгутики. Пили отходят от поверхности клетки и состоят и белка пилина. Известно несколько типов пилей. Пили общего типа- отвечают за прикрепление к субстрату, питание и водно-солевой обмен. Они многочисленны – по несколько сотен на клетку.
Половые пили- создаю контакы между клетками, осуществляя между ними передачу генетической информации путем конъюгации.
Пили IV типа - концы обладают гидрофобностью, в результат чего они закручиваются, эти пили называютя кудряшками. Располагаются по полюсам клетки. Эти пили встречаются у патогенных бактерий. Они обладают антигенными свойствами, осуществляют контакт бактерий с клеткой-хозяином, участвую в образовании биопленки. Многие пили являются рецепторам для бактериофагов.
Методы изучения метаболизма.
1. Определение продуктов метаболизма, которое накапливается в питательной среде.
2. Определение продуктов метаболизма, которое накапливается в самой клетке (гистохимические методы в НИИ).
Обмен веществ у бактерий может протекать только с помощью ферментов, у них их более 1000.
Понятие «культура», «штамм», «колония», «клон»
Культура – это совокупность бактерий. Культуры могут быть чистыми (совокупность бактерий одного вида) и смешанными (совокупность бактерий 2 и более видов).
Штамм – 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.
Клон – это совокупность бактерий, являющихся потомством одной клетки.
Колония - видимое невооруженным глазом на поверхности плотной питательной среды изолированное скопление бактерий одного вида, т.е. чистая культура.
Питательные среды. Требования, предъявляемые к ним. Классификация питательных сред.
Культивирование - это выращивание бактерий в лабораторных условиях. Оно осуществляется в термостатах или специальных реакторах в диагностических целях и в биотехнологическом производстве. Термином культура обозначается совокупность бактерий. Чистая культура - совокупность бактерий одного вида.
Для культивирования бактерий используют питательные среды. К ним предъявляется ряд требований:
1.Питательность - должны содержать доступные источники азота, углерода и энергии (достигается добавлением к среде глюкозы, аминокислот, липидов, сульфата аммония и т. д.), так же должны содержать воду.
2.Изотоничность - должны содержать набор солей для поддержания осмотического давления (достигается добавлением NaCl)
3.Оптимальный рН - для большинства бактерий 7,2-7,6.
4.Оптимальный rН - высокий для аэробов, низкий для анаэробов.
5.Прозрачность - чтобы был виден рост бактерий.
6.Стерильность - чтобы не было других бактерий.
По консистенции питательные среды бывают жидкие, плотные и полужидкие.
По составу питательные среды делят на:
1. Простые - 1% пептонная вода, мясопептонный бульон/агар, бульон/агар Хоттингера.
2. Сложные - сахарный бульон/агар, сывороточный бульон/агар, кровяной агар, желчный бульон, желточно-солевой агар.
3. Синтетические - среды известного состава.
По назначению питательные cреды делят на:
1. Дифференциально-диагностические - на них разные виды бактерий дают различный рост.
2. Элективные - на них одни виды растут, другие нет.
3. Среды накопления - на них одни виды размножаются быстрее других.
4. Универсальные – среды, на которых растет большинство видов бактерий.
5. Обогатительные – среды, которые используются для накопления чистой культуры.
6. Консервирующие.
Большинство используемых в бактериологической лаборатории питательных сред выпускаются в виде полуфабрикатов, а некоторые - в готовых к употреблению формах.
Антибиотики.
Инфекционные заболевания являются спутниками человека на протяжении всего исторического существования. Бактерии обладают высокими адаптационными способностями.
Хемотерапия – это лечение лекарственными препаратами оказывающими губительное действие на патогенные микроорганизмы, – это составная часть фармакоторапии.
Все химоторапевтические препараты подразделяются на: 1) производные мышьяка, сурьмы и висмута, 2) сульфаниламиды, 3) диаминоперимедины, 4) нитрофурановые препараты, 5) хиноны и вторхиноны, 6) азоны, 7) антибиотики.
Антибиотики — это химиотерапевтические препараты из химических соединений биологического происхождения (природные), а также их полусинтетические производные и синтетические аналоги, которые в низких концентрациях оказывают избирательное повреждающее или губительное действие на микроорганизмы и опухоли.
Классификация по химической структуре:
Антибиотики имеют различное химическое строение, и по этому признаку их подразделяют на классы. Многочисленные препараты антибиотиков, принадлежащих к одному классу, имеют сходный механизм и тип действия, им свойственны похожие побочные эффекты. По спектру действия при сохранении характерных для
класса закономерностей различные препараты, особенно разных поколений, нередко имеют различия.
Основные классы антибиотиков:
• b-лактамы (пенициллины, цефалоспорины, карбапенемы, монобактамы);
• гликопептиды;
• липопептиды;
• аминогликозиды;
• тетрациклины (и глицилциклины);
• макролиды (и азалиды);
• линкозамиды;
• хлорамфеникол/левомицетин;
• рифамицины;
• полипептиды;
• полиены;
• разные антибиотики (фузидиевая кислота, фузафунжин,стрептограмины и др.).
b-Лактамы . Класс антибиотиков, включающих значительное число природных и полусинтетических соединений, характерной чертой которых является наличие b-лактамного кольца, при разрушении которого препараты теряют свою активность; пенициллины имеют в своем составе 5-членные, а цефалоспорины 6-членные соединения. Тип действия — бактерицидный. Антибиотики этого класса подразделяют на пенициллины, цефалоспорины, карбапенемы и монобактамы.
Пенициллины. Выделяют природные (получены из грибов) и полусинтетические пенициллины. Природный препарат — бензил-пенициллин (пенициллин G) и его соли (калиевая и натриевая) —активен против грамположительных бактерий, однако имеет много недостатков: быстро выводится из организма, разрушается в кислой среде желудка, инактивируется пенициллиназами — бактериальными ферментами, разрушающими b-лактамное кольцо. Полусинтетические пенициллины, полученные путем присоединения к основе природного пенициллина различных радикалов, имеют преимущества перед природным препаратом, в том числе широкий спектр действия.
• Депо-препарат (бициллин) применяется для лечения сифилиса, профилактики рецидивов ревматизма и других стрептококковых инфекций, пневмококковых пневмоний. Используется для лечения менингококковых инфекций, гонореи.
• Кислотоустойчивые (феноксиметилпенициллин), для перорального приема.
• Пенициллиназоустойчивые (метициллин, оксадиллин), в отличие от природного пенициллина антибиотики этой группы устойчивы к действию пенициллиназы. Эффективны в отношении пенициллинрезистентных стафилококков. Используются для лечения стафилококковых инфекций, включая абсцессы, пневмонии, эндокардиты и септицемии.
• Широкого спектра (ампициллин, амоксициллин). Активность подобна бензилпенициллину, но активны в отношении грамотрицательных аэробных бактерий: кишечных палочек, сальмонелл, шигелл, гемофильных палочек.
• Аитисинегнойные (препараты делятся на 2 группы: карбоксипенициллины и уреидопенициллины):— карбоксипенициллины (карбенициллин, тикарциллин, пипероциллин). Активны в отношении многих грамположительных и грамотрицательных бактерий: нейссерий, большинства штаммов протея и других энтеробактерий. Особое значение имеет активность в отношении Pseudomonas aeruginosa;— уреидопенициллины (пиперациллин, азлоциллин). Применяются для лечения инфекций, вызванных Pseudomonas aeruginosa, активность против которой в 4—8 раз выше, чем у карбенициллина; и других грамотрицательных бактерий, включая неспорообразующие анаэробы.
• Комбинированные (амоксициллин + клавулановая кислота, ампициллин + сульбактам). В состав этих препаратов включены ингибиторы ферментов — b -лактамаз (клавулановая кислота, сульбактам и др.), содержащие в своей молекуле b-лактамное кольцо. (b-лактамное кольцо, связываясь с (b-лактамазами, ингибирует их и таким образом защищает молекулу антибиотика от разрушения. Ингибиторы ферментов действуют на все микроорганизмы, чувствительные к ампициллину, а также на неспорообразующие анаэробы.
Цефалоспорины. Один из наиболее обширных классов антибиотиков. Основным структурным компонентом этой группы антибиотиков является цефалоспорин С, структурно подобный пециллину.
Общие свойства цефалоспоринов: выраженное бактерицидное действие, низкая токсичность, широкий терапевтический диапзон, не действуют на энтерококки, листерии, метициллинрезистентные стафилококки, вызывают перекрестную аллергию с пенициллинами у 10% больных. Спектр действия широкий, но более
активны в отношении грамотрицательных бактерий. По последовательности внедрения различают 4 поколения (генерации) препаратов, которые отличаются по спектрам активности, устойчивости к
b-лактамазам и некоторым фармакологическим свойствам, поэтому препараты одного поколения не заменяют препараты другого поколения, а дополняют:
• 1 поколение (цефамезин, цефазолин, цефалотин и др.) — активны в отношении грамположительных бактерий и энтеробактерий. Неактивны в отношении Pseudomonas aeruginosa. Устойчивы к стафилококковым b-лактамазам, но разрушаются р-лактамазами грамотрицательных бактерий;
• 2 поколение (цефамандол, цефуроксим, цефаклор и др.) — подействию на грамположительные бактерии равноценны цефалоспоринам 1-го поколения, но более активны в отношении грамотрицательных, более устойчивы к b-лактамазам;
• 3 поколение (цефотаксим, цефтазидим и др.) — обладают особенно высокой активностью против грамотрицательных бактерий из семейства Enterobacteriaceae, некоторые активны в отношении синегнойной палочки. Менее активны в отношении грамположительных бактерий. Высоко резистентны к действию b-лактамаз;
• 4 поколение (цефепим, цефпирон и др.) — действуют на некоторые грамположительные бактерии (активность в отношении стафилококков сопоставима с цефалоспоринами 2-го поколения), высокая активность в отношении некоторых грамотрицательных бактерий и синегнойной палочки, резистентны к
действию b-лактамаз.
Монобактамы {азтреонам, тазобактам и др.) — моноциклические b-лактамы, узкого спектра действия. Очень активны только против грамотрицательных бактерий, в том числе синегнойной палочки и грамотрицательных колиформных бактерий. Резистентны к b-лактамазам.
Карбапенемы (имипенем, меропенем и др.) — из всех р-лактамов имеют самый широкий спектр действия за исключением метициллинрезистентных штаммов. Резистентны к р-лактамазам. Карбапенемы — антибиотики резерва,назначаются при тяжелых инфекциях, вызванных множественно устойчивыми штаммами микроорганизмов, а также при смешанных инфекциях.
Гликопептиды (ванкомицин и тейкопланин). Активны только в отношении грамположительных бактерий, включая метициллин - рсзистентные стафилококки. Не действуют на грамотрицательные бактерии вследствие того, что гликопептиды представляют собой очень крупные молекулы, которые не могут проникнуть через поры грамотрицательных бактерий. Токсичны. Используют при лечении тяжелых инфекций, вызванных стафилококками, устойчивыми к другим антибиотикам, особенно метициллинрезистентными стафилококками, при аллергии к b -лактамам, при псевдомембранозном колите.
Липопептиды (даптомицин) — новая группа антибиотиков, полученных из стрептомицетов, проявляют бактерицидную активность, в связи с высокой частотой побочных эффектов, одобрены только для лечения осложненных инфекций кожи и мягких тканей. Имеют высокую активность в отношении грамположительных
бактерий, включая полирезистентные стафилококки и энтерококки (устойчивые к b-лактамам и гликопептидам).
Аминогликозиды — соединения, в состав молекулы которых входят аминосахара. Первый препарат — стрептомицин — был получен как средство для лечения туберкулеза. Сейчас различают несколько поколений (генераций) препаратов:(1) стрептомицин, канамицин и др.; (2) гентамицин; (3) сизомицин, тобрамицин и др. Аминогликозиды обладают бактерицидной активностью, прежде всего в отношении грамотрицательных аэробных микроорганизмов, стафилококков, действуют на некоторых простейших. Не действуют на стрептококки и облигатно-анаэробные микроорганизмы. Используются для лечения тяжелых инфекций, вызванных энтеробактериями и другими грамотрицательными аэробными микроорганизмами. Нефро- и ототоксичны.
Тетрациклины — это семейство крупномолекулярных препаратов, имеющих в своем составе четыре цикличных соединения. Тип действия — статический. Обладают широким спектром активности в отношении многих грамположительных и грамотрицательных бактерий, внутриклеточных паразитов. Назначаются прежде всего для лечения инфекций, вызванных внутриклеточно расположенными микробами: риккетсиями, хламидиями, микоплазмами, бруцеллами, легионеллами. В настоящее время применяют полусинтетические (препараты, например доксициклин. глицилциклины, тигециклин.тигециклин)
Макролиды (и азалиды) — это семейство больших макроциклических молекул. Эритромицин — наиболее известный и широко используемый антибиотик. Более новые препараты: азитромицин, кларитромицин. Тип
действия — статический (хотя в зависимости от вида микроба может быть и цидным). Спектр действия —широкий, активны и в отношении внутриклеточных паразитов (хламидий, риккетсий,легионелл и микоплазм). Активность этой группы препаратов направлена прежде всего против грамположительных микроорганизмов, а также гемофильных палочек, бордетелл, нейссерий.
Линкозамиды (линкомицин и его хлорированный дериват —клиндамицин). Спектр активности и механизм действия схож с макролидами, клиндамицин высокоактивен в отношении облигатно-анаэробных микроорганизмов. Бактсриостатический эффект.
Стрептограмины . Природный антибиотик, обладает бактерицидным эффектом в отношении стафилококков и стрептококков, включая штаммы, резистентные к другим антибиотикам.
Хлорамфеникол/левомицетин. Статический тип действия, обладает широким спектром антимикробной активности, включая грамположительные и грамотрицательные микроорганизмы, а также внутриклеточные паразиты (хламидии, риккетсии), микоплазмы. Имеет в составе молекулы нитробензеновое ≪ядро≫, которое делает препарат токсичным для клеток организма человека. Вызывает обратимый депрессивный эффект костно-мозгового кроветворения.
Рифамицины (рифампицин). Действие — бактерицидное, спектр — широкий (в том числе внутриклеточные паразиты, очень эффективны против микобактерий). Активен в отношении многих стафилококков, стрептококков, легионелл и микобактерий. Неэффективен в отношении энтеробактерий и псевдомонад. В на-
стоящее время используются прежде всего для лечения туберкулеза. При использовании этого препарата биологические жидкости окрашиваются в розовый цвет. Вызывает транзиторные нарушения функции печени.
Полипептиды (полимиксины). Спектр антимикробного действия — узкий (грамотрицательные бактерии), тип действия бактерицидный. Очень токсичны. Применение — наружное, в настоящее время не используются.
Полиены (амфотерицин В, нистатин и др.). Противогрибковые препараты, токсичность которых достаточно велика, поэтому применяются чаще местно (нистатин), а при системных микозах — препаратом выбора является амфотерицин В.
Микроорганизмы с дефективной клеточной стенкой.
При нарушении синтеза клеточной стенки бактерий под влиянием лизоцима, пенициллина, 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.
Бактерии сферо- или протопластного типа, утратившие способность к синтезу пептидогликана под влиянием антибиотиков или других факторов и способные размножаться, называются L-. L-формы могут возникать и в результате мутаций. Они представляют собой осмотически чувствительные, шаровидные, колбовидные клетки различной величины, в том числе и проходящие через бактериальные фильтры. Некоторые L-формы (нестабильные) при удалении фактора, приведшего к изменениям бактерий, могут реверсировать, возвращаясь в исходную бактериальную клетку. L-формы могут образовывать многие возбудители инфекционных болезней.
9. Капсула — слизистая структура толщиной более 0,2 мкм, прочно связанная с клеточной стенкой бактерий и имеющая четко очерченные внешние границы. Капсула различима в мазках-отпечатках из патологического материала. В чистых культурах бактерий капсула образуется реже. Она выявляется при специальных методах окраски мазка по Бурри—Гинсу, создающих негативное контрастирование веществ капсулы: тушь создает темный фон вокруг капсулы. Капсула состоит из полисахаридов (экзополисахаридов), иногда из полипептидов, например, у сибиреязвенной бациллы она состоит из полимеров D-глутаминовой кислоты. Капсула гидрофильна, включает большое количество воды. Она препятствует фагоцитозу бактерий. Капсула антигенна: антитела к капсуле вызывают ее увеличение (реакция набухания капсулы).
Многие бактерии образуют микрокапсулу — слизистое образование толщиной менее 0,2 мкм, выявляемое лишь при электронной
микроскопии. От капсулы следует отличать слизь — мукоидные экзополисахариды, не имеющие четких внешних границ. Слизь растворима в воде. Мукоидные экзополисахариды характерны для мукоидных штаммов синегнойной палочки, часто встречающихся в мокроте больных кистозным фиброзом. Бактериальные экзополисахариды участвуют в адгезии {прилипании к субстратам); их еще называют гликокаликсом. Капсула и слизь предохраняют бактерии от повреждений, высыхания, так как, являясь гидрофильными, хорошо связывают воду, препятствуют действию защитных факторов макроорганизма и актериофагов.
10. Цитоплазматическая мембрана при электронной микроскопии ультратонких срезов представляет собой трехслойную мембрану (2 темных слоя толщиной по 2,5 нм каждый разделены светлым — промежуточным). По структуре она похожа на плазмолемму 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. В отличие от эукариотических клеток, в цитоплазматической мембране бактериальной клетки отсутствуют стеролы (за исключением микоплазм). Цитоплазматическая мембрана является динамической структурой с подвижными компонентами, поэтому ее представляют, как мобильную текучую структуру. Она окружает наружную часть цитоплазмы бактерий и участвует в регуляции осмотического давления, транспорте веществ и энергетическом метаболизме клетки (за счет ферментов цепи переноса электронов, аденозинтрифосфатазы — АТФазы и др.). 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. Считают, что производные цитоплазматической мембраны участвуют в делении клетки, обеспечивая энергией синтез клеточной стенки, принимают участие в секреции веществ, спорообразовании, т.е. в процессах с высокой затратой энергии.
Цитоплазма занимает основной объем бактериальной клетки и состоит из растворимых белков, рибонуклеиновых кислот, включений и многочисленных мелких гранул — рибосом, ответственных за синтез (трансляцию) белков. Рибосомы бактерий имеют размер около 20 нм и коэффициент седиментации 70S, в отличие от SOS-рибосом, характерных для эукариотических клеток. Поэтому некоторые антибиотики, связываясь с рибосомами бактерий, подавляют синтез бактериального белка, не влияя на синтез белка эукариотических клеток. Рибосомы бактерий могут диссоциировать на две субъединицы: 50S и 30S.
Дата: 2019-07-30, просмотров: 311.