Морфологія мікроорганізмів

Морфологія мікроорганізмів

 

Мікробіологія є одним з основних предметів у підготовці медичних працівників. Без знань цього предмета неможливо науково обгрунтувати діагностику, лікування та профілактику інфекційних захворювань. Для сприйняття навчального матеріалу з мікробіології треба знати біологію, хімію, анатомію та фізіологію, латинську мову, фармакологію. А сама мікробіоло-^ гія є основою для всіх клінічних та медико-профілактичних дисциплін, оскільки вона сприяє логічному сприйняттю цих предметів і формує клінічне мислення, без якого не можна бути висококваліфікованим спеціалістом.

Навчальна мета:

Знати:

• морфологію бактерій та коротку характеристику вірусів, пріонів, грибів і найпростіших;

• будову бактеріальної клітини;

Мати поняття:

• про класифікацію та номенклатуру мікроорганізмів;

ПЛАН

І. Морфологія мікроорганізмів.

1. Поняття про систематику, класифікацію  та номенклатуру мікроорганізмів.

2. Морфологія бактерій.

3. Будова бактеріальної клітини.

4. Характеристика нетипових представників  різних груп бактерій.

5. Коротка характеристика грибів, найпростіших, вірусів і пріонів.

 

СИСТЕМАТИКА, КЛАСИФІКАЦІЯ ТА НОМЕНКЛАТУРА МІКРООРГАНІЗМІВ

 

Мікроби - це найбільша за кількістю та дуже різноманітна за рівнем організації частина організмів, які населяють біосферу Землі. Об'єднують їх тільки малі розміри, тому систематизувати їх дуже складно. Збудники захворювань є серед неклітинних (віруси та пріони) і клітинних організмів. Останні поділяють на 2 великі групи: прокаріоти (доядерні) та евка-ріоти (ядерні). Патогенні мікроорганізми зустрічаються серед бактерій (прокаріоти), грибів і найпростіших (евкаріоти; схема 1).

Згідно з новим кодексом номенклатури бактерій запроваджено такі міжнародні класифікаційні категорії: відділ     клас    порядок      родина      рід      вид.

Загальновизнаною та найбільш поширеною є класифікація бактерій Д. Берджі. Згідно з визначником, виданим у 1993 p., бактерії поділяють за будовою клітинної стінки та забарвленням за Грамом на такі відділи (схема 2): Gracilicutes - тонкошкірі (грамнегативні); Firmicutes - товстошкірі (грампози-тивні), Tenericutes - не мають клітинної стінки (мікоплазми), Mendosicutes - архебактерії (вони непатогенні).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема 1

Класифікація збудників захворювань

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема 2

Класифікація бактерій за Д. Берджі

 

Для зручності відділи описують за групами, які включають родини, роди та види. Там, де вони об'єднані в порядки і класи, вказується їх назва.

Найбільше практичне значення серед грамнегативних бактерій мають:

1-ша група - спірохети, родина спірохет: рід трепонем - збудники сифілісу, рід борелій - збудники поворотного тифу;

родина лептоспір, рід лептоспір - збудники лептоспірозу;

2-га група - аеробні (мікроаерофільні) рухливі вібріоїдні бактерії: рід  спірил - збудники содоку (хвороби укусу щурів), роди кампіло-бактерій і гелікобактерій - представники нормальної мікрофлори (збудники шлунково-кишкових захворювань), рід бделовібріонів - паразити бактерій, очищують воду;

4-та група - аеробні (мікроаерофільні) палички та коки (83 роди): рід нейсерій - збудники гонореї та менінгіту, рід бордетел - збудники коклюшу, рід бруцел - збудники бруцельозу, рід францисел - збудники туляремії, рід псевдомонад - збудники гнійно-запальних процесів і сапу, рід легіонел - збудники гострих респіраторних інфекцій;

5-та група - факультативно-анаеробні  палички (45 родів, 3 родини): родина ентеробактерій, роди ешерихій, сальмонел та шигел - усі вони збудники кишкових захворювань, рід ієрсиній - збудники чуми, псевдотуберкульозу та кишкового ієрсиніозу, роди протею і клебсієл - умовно-патогенні, збудники гнійно-запальних процесів; родина пастерел, рід гемофіліс - збудники м'якого шанкру та інфлюенци; родина вібріонів, рід вібріонів - збудники холери;

6-та група - анаеробні палички: прямі, зігнуті, спіральні, аспорогенні; родина бактероїдів, рід бактероїдів; рід фузобактерій - умовно-патогенні мікроорганізми, збудники гнійно-запальних і некротичних процесів (апендициту);

8-ма група - анаеробні коки, родина  вейлонел, рід вейлонел - представники  нормальної мікрофлори, умовно-патогенні, збудники запальних процесів у м'яких тканинах;

9-та група включає родини  рикетсій, хламідій і бартонел; родина  рикетсій - збудники висипного тифу  та інших рикетсіозів; родина  хламідій - збудники трахоми, орнітозу  та інших хламідіозів.

Серед грампозитивних бактерій найбільше практичне значення мають:

17-та група - грампозитивні коки: родина мікрококів, рід стафілококів; родина стрептококів, рід стрептококів. Усі вони є збудниками гнійно-запальних захворювань; родина бацил: рід бацил - збудники сибірки, рід клостридій - збудник правця, ботулізму, газової анаеробної інфекції;

19-та група - аспорогенні палички: рід еризопелотрикс - збудники еризопелоіду, рід лістерій - збудники лістеріозу (опортуністичні інфекції);

20-та група включає рід коринебактерій - збудники дифтерії і рід актиноміцетів - збудники актиномікозів;

21-шагрупа - родина мікобактерій, рід  мікобактерій - збудники туберкульозу, лепри;

22-га - 29-та групи - актиноміцети, непатогенні (за винятком 22-ї групи, рід нокардій);

25-та група - рід стрептоміцетів - продуценти антибіотиків (стрептоміцину);

30-та група - мікоплазми - збудники  мікоплазмозів.

Основною номенклатурною та таксономічною одиницею є вид. Визначення виду мікроорганізмів (ідентифікацію) проводять за морфологічними, тинкторіальними, фізіологічними, антигенними та молекулярно-біологічними та іншими ознаками.

Морфологічні ознаки характеризують форму, рухливість, спороутворення, наявність капсули.

Тинкторіальні ознаки - це відношення до барвників.

Фізіологічні ознаки - це культуральні та біохімічні властивості мікроорганізмів.

Культуральні ознаки - це характер росту мікроорганізмів на живильному середовищі. Мікроби, що виросли на живильному середовищі, називають культурою. Мікроби одного виду - це чиста культура.

Біохімічні ознаки - здатність мікроорганізмів виділяти ферменти.

Антигенні ознаки - антигенна структура мікроорганізмів, яку визначають за допомогою серологічних реакцій.

Молекулярно-генетичні ознаки - індивідуальність ДНК. Порівнюють ДНК досліджуваного мікроорганізму з еталонною для даного виду ДНК. Якщо подібність становить 90 % і більше, то мікроби належать до одного виду. На цьому ж принципі грунтується застосування молекулярних зондів, за допомогою яких у досліджуваному матеріалі визначають ДНК і встановлюють діагноз захворювання. Якщо бактерії мають деякі відмінності від видових ознак, то такі мікроорганізми розглядають як підвид.

Мікроорганізми, що відрізняються незначними спадковими властивостями, називаються варіантами.

Морфовар - мікроорганізми, що відрізняються морфологічними ознаками, біовар - фізіологічними, серовар - антигенними, хемовар -хімічними, фаговар - відношенням до фага.

Штам - культура мікробів, виділена з конкретного джерела (організму людини, тварини, зовнішнього середовища). Штам можна вважати найнижчою таксономічною одиницею мікроорганізмів. Як правило, штами позначають протокольними номерами, або за джерелом виділення, або за місцевістю, де він був виділений (наприклад, вірус грипу Сингапур).

Клон - потомство однієї мікробної клітини. Колонія - видиме скупчення мікроорганізмів на живильному середовищі.

Мікроорганізми називають за бінарною номенклатурою, кожний вид має видову і родову назви. Родову назву пишуть з великої літери (латинською мовою), видову - з малої. Наприклад: збудник правця - Clostridium tetani, збудник чуми - Yersinia pestis, збудник холери - Vibrio cholerae, один із збудників дизентерії - Shigella sonnei. Допускаються скорочення родової назви (S. sonnei).

 

МОРФОЛОГІЯ БАКТЕРІЙ

 

Бактерії - це переважно одноклітинні організми, які не мають чітко сформованого ядра та хлорофілу. Вони розмножуються простим поділом.

Форма бактерій та їх розміри мають велике таксономічне значення і є важливими критеріями при їх ідентифікації (мал. 2). Мікроскопія патологічного матеріалу та вивчення морфологічних особливостей мікроорганізмів дозволяють встановити діагноз гонореї, сифілісу, лептоспірозу, поворотного тифу, туберкульозу, а також поставити орієнтовний діагноз правця, газової анаеробної інфекції, дифтерії.

Розміри бактерій коливаються від 0,2 до 10 мкм (більшість із них має розміри 0,5 - 0,8 мкм 2 - 3 мкм).

Бактерії можуть мати різну форму (коки, палички, звивисті, ниткоподібні, трикутні, зіркоподібні, кільцеподібні та ін.; схема 3).

 

 

 

 

 

 

 

Схема 3

Форма бактерій

 

Коки кулястої форми, але бувають бобоподібні та ланцетоподібні бактерії.

За характером поділу та розміщення розрізняють такі коки:

мікрококи (розміщуються поодиноко, безладно) - сапрофіти (але є й умовно-патогенні), спричинюють запальні процеси;

диплококи (розміщуються попарно, мають форму бобів) - збудники епідемічного цереброспінального менінгіту, гонореї і бленореї;

тетракоки (розміщуються по чотири) - непатогенні;

сарцини (розміщуються тюками - по 8, 16, 32, 64) - непатогенні;

стафілококи (мають форму грона) - спричинюють гнійно-запальні процеси;

стрептококи (розміщуються ланцюжком) - спричинюють гнійно-запальні процеси.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема 4

Види паличок

 

Палички, що не утворюють спор (аспорогенні), називають просто бактеріями (збудники дифтерії, чуми, кишкових захворювань). Спорогенні палички, що живуть в аеробних умовах і утворюють спори, діаметр яких менший за поперечник клітини, називають бацилами (збудник сибірки). Спорогенні анаеробні палички, які утворюють спори, діаметр яких більший за поперечник клітини, називають клостридіями (схема 4). За формою вони нагадують барабанну паличку, веретено або тенісну ракетку (збудники правця, ботулізму, газової анаеробної інфекції).

Спора може розміщуватися центральне (збудник сибірки), термінальне - на кінці (збудник правця), субтермінально - ближче до кінця (збудник ботулізму).

Палички розрізняються розміщенням, розміром, діаметром і формою кінців.

Монобактерії розміщуються хаотично (більшість бактерій), диплобактерії, або диплобацили, - попарно, стрептобактерії, або стрептобацили, - ланцюжком.

Короткі палички (кокобактерії) мають розміри до 1 мкм (збудники коклюшу, бруцельозу, туляремії), довгі - понад 3 мкм (клостридії, кишкові палички та ін.).

За діаметром розрізняють тонкі (мікобактерії туберкульозу) і товсті (клостридії) палички, а за формою кінців - заокруглені (кишкові палички, шигели, сальмонели), овоїдні (збудник чуми), обрубані (збудник сибірки), стовщені, булавоподібні (збудник дифтерії), загострені (фузобактерії).

Звивисті бактерії відрізняються кількістю завитків (схема 5).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема 5

Звивисті палички

 

Поліморфізм - здатність змінювати форму під дією різних факторів (антибіотиків, дезінфекційних розчинів, умов культивування та ін). Найбільш властивий паличкам. Це слід ураховувати при ідентифікації.

 

БУДОВА БАКТЕРІАЛЬНОЇ КЛІТИНИ

 

Бактерії - прокаріоти, тому їх структура відрізняється від структури клітин рослин і тварин (евкаріотів). Бактерії не мають ядерної оболонки, мітохондрій та апарату Гольджі. Вони мають клітинну стінку, яка є лише в прокаріотів.

У бактеріальній клітині розрізняють такі основні частини: поверхневі структури, клітинну оболонку та цитоплазму з нуклеоїдом (мал. 3).

 

 

Деякі бактерії утворюють спори, містять включення та пла-зміди.

Поверхневі структури. До них відносять капсулу, джгутики, мікровійки. Наявність або відсутність їх є постійною ознакою для даного виду. Це враховують під час ідентифікації мікроорганізмів.

Капсула. Розрізняють мікро- та макрокапсулу, або слизовий шар.

Мікрокапсулу виявляють за допомогою електронної мікроскопії. Вона представлена мукополісахаридними фібрилами. Роль її остаточно не з'ясовано.

Макрокапсула - це стовщений слизовий шар, його мають не всі мікроорганізми. Оскільки капсула має гелеподібну консистенцію, вона не затримує барвників, тому при забарвленні за Буррі - Гінсом забарвлюється фон препарату та клітина, а сама капсула лишається безбарвною. У деяких мікроорганізмів (збудників пневмонії, сибірки та ін.) капсули утворюються в організмі людини або тварини, а в деяких - як у макроорганізмі, так і на штучних живильних середовищах (S. aureus, S. pyogenes, Klebsiella pneumoniae, Klebsiella rhinoscleromatis та ін.). У патогенних мікроорганізмів капсула може оточувати одну (збудник чуми - Y. pestis) чи дві клітини (збудник пневмонії - S. pneumoniae), навіть цілий ланцюжок клітин (збудник сибірки). Капсула захищає клітину від бактеріофагів, фагоцитів та антитіл. Тому вона є фактором патогенності (пневмококи, що втрачають капсулу, стають непатогенними).