Микробиология

Фаготерапия - метод лечения инфекционных заболеваний, посредством применения коммерческих препаратов бактериофагов к которым чувствительны возбудители. В настоящее время выпускают следующие препараты для лечения и профилактики:

- дизентерийный  поливалентный;

- сальмонеллезный  поливалентный групп А, В, С, В, Е;

- брюшнотифозный;

- стафилококковый;

- стрептококковый;

- синегнойный;

- протейный;

- клебсиеллезный;

- коли-фаг;

Также выпускают комбинированные препараты из нескольких видов бактериофагов:

- коли-протейный;

- пиобактериофаг;

- интести-бактериофаг;

- поливалентный (секстафаг).     

В настоящее время широко применяют фагодиагностику и фаготипирование бактерий родов Salmonella, Vibrio и Staphylococcus.

19 Генотип и фенотип

Наследственная информация у бактерий хранится в форме последовательности нуклеотидов ДНК,которая определяет последовательность аминокислотных остатков в молекуле белка.Каждому белку соответствует свой ген , т.е., дискретный участок на ДНК, отличающийся числом и специфичностью последовательности нуклеотидов. Бактериальная хромосома содержит до 4000 отдельных генов. Совокупность всех генов называется геномом .Внешнее проявление генома называется фенотипом .

Сохранение специфических свойств, т.е. постоянство признаков в ряду поколений, называют наследственностью. В процессе изучения наследственности оказалось, что каждое последующее поколение под влиянием различных факторов может приобретать признаки, отличающие их от предыдущих поколений. Это свойство называется изменчивостью.Изучением передачи признаков и закономерностей их наследования занимается генетика. Каждому признаку в качестве носителя информации соответствует определенный ген (функциональная единица наследственности).Генотип – полный набор генов, которым обладает клетка. Микроорганизмы - чрезвычайно удобные объекты для генетического анализа, так как опыты можно проводить в короткие сроки на огромном числе особей, и они не требуют много места.

20 Классификация модификаций

Фенотипическая изменчивость бактерий: Временные, наследственно не закрепленные изменения называются модификациями . Модификации также контролируются геномом бактерий, но (в отличие от мутаций) не сопровождаются изменениями кодирующей структуры и быстро утрачиваются. Чаще всего у бактерий отмечаются морфологические  (приводящие к обратимым изменениям формы), биохимические (проявляются синтезом некоторых продуктов, чаще ферментов) и культуральные (изменение куртуральных свойств бактерий) модификации. Модификации возникают как адаптивные реакции бактериальных клеток на изменения окружающей среды, что позволяет им быстро приспосабливаться и сохранять численность популяции на жизнеспособном уровне. После устранения соответствующего воздействия, вызвавшего их образование, бактерии возвращаются к исходному фенотипу.Стандартное проявление модификации - разделение однородной популяции на несколько типов. Этот феномен получил название диссоциация микробов . Обычно диссоциации возникают в условиях, неблагоприятных для исходной популяции. Изменение фенотипа следует считать модификацией, если выполняются три основных условия:

- определенность (связь изменения  фенотипа с определенным фактором);

-общность изменений в  популяции;

- обратимость (восстановление  признака после прекращения действия  фактора).

21Классификация мутаций

Мутации - это изменения в последовательности нуклеотидов ДНК, проявляющиеся наследственно закрепленной утратой или изменением какого-либо признака или группы признаков

В их основе лежат ошибки копирования наследственной информации, возникающие при репликации. Фенотипическим проявлением мутации могут быть:

изменение морфологии бактериальной клетки

возникновение потребности в факторах роста (например, в аминокислотах, витаминах);

появление устойчивости к антибиотикам;

изменение чувствительности к температуре;

снижение вирулентности.

Мутации у бактерий носят ненаправленный характер.

Мутации могут быть:

спонтанными, т.е. возникающими самопроизвольно, без воздействия извне, они могут обусловливать как благоприятные  так и неблагоприятные генетические изменения;

индуцированными возникают под влиянием внешних факторов, которые называют мутагенами . Мутагены бывают физическими (УФ-лучи, γ-радиация), химическими  (азотистая кислота и ее аналоги) и биологическими (транспозоны).

по протяженности повреждений мутации бывают :

точечными , когда повреждения ограничиваются одной парой нуклеотидов;

протяженными;

хромосомные , обусловливающие появление нового признака при изменении двух и более участков  хромосомы;

генные , обусловленные появлением нового признака при изменении гена.

Другой вариант:

Мутации – это изменения в последовательности отдельных нуклеотидов ДНК, которые фенотипически ведут к таким проявлениям, как изменения морфологии бактериальной клетки, возникновение потребностей в факторах роста, например в аминокислотах, витаминах, т.е. ауксотрофности; к устойчивости к антибиотикам, изменению чувствительности и т.д.

Прямая мутация – мутация, приводящая к потере функции.

 Реверсия – восстановление  исходных свойств. Если происходит  восстановление исходного генотипа, то мутация, восстанавливающая генотип  и фенотип, называется обратной (прямой) реверсией.

Супрессорная мутация -  если мутация восстанавливает фенотип, не восстанавливая генотип.

По протяженности изменений повреждения ДНК различают:

-  точечные мутации – повреждения ограничиваются одной парой нуклеотидов.

- протяженные (аберрации) – выпадения нескольких пар нуклеотидов, т.е. делеции, добавление нуклеотидных пар – дупликации, перемещения фрагментов хромосомы – транслокации и перестановки нуклеотидных пар – инверсии.

Мутации могут быть спонтанными, т.е.  возникающими самопроизвольно, без воздействия извне, и индуцированными.

Точечные спонтанные мутации появляются в результате возникновения ошибок при репликации ДНК

Спонтанные хромосомные абберации возникают вследствие перемещения подвижных генетических элементов.

Индуцированные мутации появляются под влиянием внешних факторов – мутагенов. Мутагены бывают физическими (УФ-лучи, гамма-радиация), химическими (аналоги пуриновых и пиримидиновых оснований, азотистая кислота и другие соединения), биологические (транспозоны)

22 S и R диссоциации

Диссоциация бактерий, одно из проявлений изменчивости микроорганизмов, в результате чего бактерии, образующие на плотных питательных средах крупные, гладкие, блестящие колонии и обычно обозначаемые как S-формы, дают мутанты — R-формы, образующие складчатые матовые колонии. Диссоциация бактерий может возникать самопроизвольно или под влиянием физических и химических  факторов. При Диссоциация бактерий изменяются также многие физиологические, биохимические и иммунологические свойства культуры. Поэтому складчатые формы патогенных бактерий не применяют для изготовления вакцин.

Культуры микроорганизмов, выделенные у больных, в настоящее время обязательно проверяют на чувствительность к антибиотикам, используемым для лечения. Это позволяет более рационально проводить антибиотикотерапию. Проверка чувствительности микробов к антибиотикам тем более необходима, что в последние годы появились штаммы микроорганизмов, устойчивые к различным антибиотикам. 
Для определения чувствительности микробов к антибиотикам существуют различные методы, среди которых наиболее распространены методы диффузии в агар (метод дисков) и метод последовательных разведений в жидкой или плотной питательной среде. 
Метод диффузии в агар, или метод дисков. Испытуемую культуру засевают сплошным газоном на поверхность чашки Петри с мясопептонным агаром. Затем на поверхность агара помещают диски, пропитанные растворами антибиотиков.

Диски готовят из специального картона диаметром 6 мм. Содержание антибиотика в диске указывается на этикетке и соответствует рекомендации Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ). Действие антибиотиков оценивают по феномену задержки роста вокруг диска после инкубации в термостате при 37°С в течение 18—24 ч. В зависимости от диаметра зоны задержки роста различают степень чувствительности испытуемого штамма: чувствительные (более 10 мм), малочувствительные (менее 10 мм) и устойчивые (отсутствие зоны). Вместо дисков при определении чувствительности микробов можно использовать цилиндрики (фарфоровые или металлические), куда заливают растворы антибиотика разной концентрации. 
Метод последовательных разведений антибиотиков. Готовят серию двукратных разведений антибиотика в жидкой или плотной питательной среде, а затем в пробирки или на поверхность чашек Петри с каждым из разведений засевают испытуемую культуру микробов. После инкубации в термостате определяют минимальную подавляющую концентрацию антибиотика (МПК) по отсутствию роста в пробирке или на чашке с одним из разведений.

23 Характеристика L-форм бактерий

Под действием ряда факторов, неблагоприятно действующих на бактериальную клетку (антибиотики, ферменты, антитела и др.), происходит L- трансформация  бактерий, приводящая к постоянной или временной утрате клеточной стенки. L- трансформация является не только формой изменчивости, но и приспособления бактерий к неблагоприятным условиям существования. В результате изменения антигенных свойств (утрата О- и К- антигенов), снижения вирулентности и других факторов L- формы приобретают способность длительно находиться (персистировать) в организме хозяина, поддерживая вяло текущий инфекционный процесс. Утрата клеточной стенки делает L- формы нечувствительными к антибиотикам, антителам и различным химиопрепаратам, точкой приложения которых является бактериальная клеточная стенка. Нестабильные L- формы способны реверсировать  в классические (исходные) формы бактерий, имеющие клеточную стенку. Имеются также стабильные L- формы бактерий, отсутствие клеточной стенки и неспособность реверстровать которых в классические формы бактерий закреплены генетически.

24 Плазмиды бактерий, их виды и функциональное значение

Плазмиды представляют собой двухцепочечные  молекулы ДНК. Плазмиды — дополнительные факторы наследственности, расположенные в клетках вне хромосом и представляющие собой кольцевые (замкнутые) или линейные молекулы ДНК. Виды плазмид:

Плазмиды могут быть интегрированы в хромосому (в отличие от IS-последовательностей и транспозонов, встраиваются в строго определенные участки), а могут существовать автономно. В этом случае они обладают способностью к автономной репликации, и именно поэтому в клетке может быть 2, 4, 8 копий такой плазмиды.

Многие плазмиды имеют в своем составе гены трансмиссивности и способны передаваться от одной клетки к другой при конъюгации (обмене генетической информацией). Такие плазмиды называются трансмиссивными.

Биологическая роль плазмид многообразна, это: 
- контроль генетического обмена бактерий; 
- контроль синтеза факторов патогенности; 
- совершенствование защиты бактерий.

IS-последовательности — короткие фрагменты ДНК. Они не несут структурных (кодирующих тот или иной белок) генов, а содержат только гены, ответственные за транспозицию (способность IS-последовательностей перемещаться по хромосоме и встраиваться в различные ее участки). IS-последовательности одинаковы у разных бактерий. Транспозоны — это молекулы ДНК, более крупные, чем IS-последовательности.  Помимо генов,  ответственных за транспозицию, они содержат и структурный ген, кодирующий тот или иной признак

Репарация (от лат. reparatio — восстановление) — особая функция клеток, заключающаяся в способности исправлять химические повреждения и разрывы в молекулах ДНК, повреждённой при нормальном биосинтезе ДНК в клетке или в результате воздействия физических или химических агентов. Осуществляется специальными ферментными системами клетки. Ряд наследственных болезней (напр., пигментная ксеродерма) связан с нарушениями систем репарации.

Первичная структура ДНК является динамичной и подвергается постоянным изменениям.

Изменения в молекулярной структуре генетического материала являютсяповреждениями ДНК.

Повреждение ДНК – это не мутация.

25 Трансформация

Процесс трансформации зависит от компетентности клетки-реципиента и состояния донорской трансформирующей ДНК. Компетентность – это способность бактериальной клетки поглощать ДНК.

26 Трансдукция

Трансдукция - передача бактериальной ДНК посредством бактериофага.

Общая (неспецифическая) трансдукция - перенос бактериофагом фрагмента любой части бактериальной хромосомы.

Специфическая: наблюдается в том случае, когда фаговая ДНК интегрирует в бактерию с образованием профага.

Абортивная: внесенный фрагмент ДНК донора не встраивается в хромосому реципиента, а остается в цитоплазме и там самостоятельно функционирует. Впоследствии он передается одной из дочерних клеток и затем теряется в потомстве.

27 Конъюгация

Коньюгация - это перенос генетического материала путем прямого контакта между двумя клетками.

28 Антигены микробов

 Антигены бактериальной клетки.

Антиген – это биополимер органической природы, генетически чужеродный для макроорганизма, который при попадании в последний распознаётся его иммунной системой и вызывает иммунные реакции, направленные на его устранение.

Антигены обладают рядом характерных свойств: антигенностью, специфичностью и иммуногенностью.

Антигенность. способность молекулы антигена активировать компоненты иммунной системы и взаимодействовать с факторами иммунитета (антитела, клон эффекторных лимфоцитов). Т.е , антиген должен выступать специфическим раздражителем по отношению к иммунокомпетентным клеткам. При этом взаимодействие компоненты иммунной системы происходит не со всей молекулой одновременно, а только с ее небольшим участком, который получил название «антигенная детерминанта», или «эпитоп».

Чужеродность является обязательным условием для реализации антигенности. По этому критерию система приобретенного иммунитета дифференцирует потенциально опасные объекты биологического мира, синтезированные с чужеродной генетической матрицы. Понятие «чужеродность» относительное, так как имму-нокомпетентные клетки не способны напрямую анализировать чужеродный генетический код. Они воспринимают лишь опосредованную информацию, которая, как в зеркале, отражена в молекулярной структуре вещества.

Иммуногенность — потенциальная способность антигена вызывать по отношению к себе в макроорганизме специфическую защитную реакцию. Степень иммуногенности зависит от ряда факторов, которые можно объединить в три группы: 1. Молекулярные особенности антигена; 2. Клиренс (показатель скорости очищения биологических жидкостей или тканей организма)антигена в организме; 3. Реактивность макроорганизма.