Органогени, 6 шт

Шматок гіфи (гриби, актиноміцети)

Бінарний поділ (бактерії) Брунькування (дріжджі)

Конідія, спорангіоспора (гриби)

Спора (актиноміцети)

Рис.32. Шуттель-апарат для вирощування мікробних культур

на рідкому середовищі.

1

2

3

4

5

Рис. 33. Обладнання для вирощування мікробних культур:

1- чашка Петрі, 2 –внесення поживного середовища в чашку Петрі;

3 – виготовлення ватно-марлевих корок для пробірок і колб;

4 – ексікатор для вирощування анаеробів; 5- термостат.

Рис.34. Крива росту мікроорганізмів при однократному надходженні поживних речовин в систему

(періодичне культивування)

Схема 17. Структура нуклеїнових кислот.

Комплементарність ДНК

Триплет

Кодон Ген Генотип Фенотип

Рис. 35. Будова ДНК та зв’язування азотистих основ

за принципом комплементарності

Рис. 36. Нуклеоїд (головна молекула ДНК) та плазміди

в клітині кишечної палички.

Схема 18. Характеристика геному прокаріотних клітин

ПРОКАРІОТ
НУКЛЕОЇД		ПЛАЗМІДИ
Кільцева двониткова ДНК, головна хромосома – зберігає і відтворює всю інформацію про клітину, зосереджено ≈ 95% генів, містить (0,8-8) млн. пар азотистих основ. Захисні білки – гістони – відсутні Кількість нуклеодів у бактерій може відрізнятись від 1	Кільцева двониткова ДНК, містить від 2 до 10 генів і ≈ 2000 пар азотистих основ. Вони в 400-4000 разів менші за нуклеоїд. Гени плазмід відповідають за утворення пілей,за перетравлення антибіотиків, ксенобіотиків, синтез у мікробів рослинних гормонів.

Схема 19. Спадкові і неспадкові зміни у мікроорганізмів.

Фенотип Генотип

Фенотипові зміни Генотипові зміни

Модифікації Мутації

Дисоціація бактерій

Мутагени Супермутагени

( Нітрозометилсечовина)

Репарація

Природа мутагену Місце зміни

Мутації індуковані Мутації спонтанні Гени Хромосоми

Делеції Інверсії

Дуплікації

Таблиця 8. Продуценти антибіотиків.

Схема 20. Спектр і механізм дії антибіотиків.

За механізмом дії

цидні статичні

знищують мікробів зменшують швидкість розмноження

Дія на певну морфологічну групу патогенних мікробів

бактерицидні бактеріостатичні

фунгіцидні фунгістатичні

За спектром дії

вузького широкого

діють на м/о одного роду діють на м/о різних родів і груп

Схема 21. Антибіотикорезистентність

патогенних мікробів.

АНТИБІОТИК

Діє на мікроорганізми Не діє на мікроорганізми

Чутливі м/о Стійкі, резистентні мікроби

Зміни в нуклеоїді Поява плазмід

Спонтанні або штучні мутанти

(дія факторів середовища,

неправильне призначення і використання

медичних препаратів)

Рис.37. Перевірка чутливості мікробної культури до різних антибіотиків диско-дифузійним методом

(навкруги паперових дисків з антибіотиками утворюються зони різного діаметру, які свідчать про затримку росту мікроорганізму)

Таблиця 9. Швидкість утворення антибіотикорезистентності

Модуль 3: СПЕЦІАЛЬНА МІКРОБІОЛОГІЯ.

Тема “АНТИБІОТИКИ”.

Загальна характеристика антибіотиків

Серед вторинних метаболітів мікробів є один, дуже важливий, клас речовин. Це – антибіотики. Причинами, по яких необхідно зосередитись саме на цьому класі мікробних екзометаболітів є такі:

· А. здатні впливати на сусідні мікробні клітини (виступають як біологічний фактор середовища, регулюють певним шляхом кількість мікроорганізмів в природних екосистемах);

· А. можуть бути отримані і виділені штучно, тому є одним з найважливіших продуктів біотехнологічної промисловості;

· А. використовуються як лікарські препарати при боротьбі із хвороботворними мікроорганізмами або як стимулятори росту у тваринництві;

· масштабне застосування антибіотиків впродовж останніх 50 років призвело до появи певних екологічних проблем.

На явище антагонізму серед живих істот різної складності звернули увагу в кінці 19 – на початку 20 сторіччя.

• Антагоністичними взаємовідношеннями серед мікробів займався Мечніков.
• В 1909 році Лященко повідомив про антибактеріальні властивості яєчного білка. З 1921 року антибактеріальні властивості сліз, носового слизу, яєчного білка систематично вивчав Флемінг із співробітниками. Саме вони назвали дану захисну речовину лізоцимом. В 1929 році Токін знайшов антибактеріальні речовини в рослинах (летючі речовини цибулі, часнику та ін., тобто фітонциди).
• Винахід тих препаратів, які ми зараз називаємо антибіотиками зв’язаний з ім’ям англійця Флемінга. Саме він помітив негативну дію, яку виявляли колонії мікроскопічного гриба з роду Penicillium на стафілококи. Флемінг та співробітники спочатку працювали з агаровими культурами, потім – з бульйонними. В 1929 році було остаточно доведено, що фільтрат бульйонної культури цвільового гриба роду Penicillium notatum в розведенні 1:500 пригнічує розвиток стафілококів, стрептококів, збудників дифтерії, бацил сибірки.
• Виділити неочищений кристалічний пеніцилін з культуральної рідини вдалось лише в 1940 році англійським хімікам (Чейн, Флорі, Хитлі, Ембрах), в 1942 році – в СРСР (Єрмол’єва). Цей препарат був в 1000 разів активніший за вихідну рідину. Друга світова війна перешкоджала розробці промислових технологій для випуску пеніциліну.
• Рейн і Хітлі разом із американським систематиком Томом (визначив вид культури, з якою працював Флемінг) звернулись до американських промисловців. Першу промислову технологію отримання пеніциліну було розроблено в США під час 2-ої світової війни (1942-1944 р.р.). Американці паралельно із розробкою технології спробували знайти види цвільових грибів, які б давали більшу кількість антибіотику. Таким виявився вид Penicillium chrisogenium. В 1945 році Флемінг, Флорі і Рейн отримали Нобелівську премію.

За останні 50 років вчені не тільки навчились виділяти А. з культуральних рідин мікробів-продуцентів, але розшифрували їх будову, навчились виробляти різноманітні похідні природних антибіотиків або навіть робити їх штучно шляхом хімічного синтезу.

Тому зараз використовують таке визначення антибіотиків. А. – це хімічні речовини, які утворюються мікроорганізмами або виділені з інших природних джерел, їх похідні і синтетичні аналоги, які при попаданні в макроорганізм здатні вибірково пригнічувати розвиток збудників захворювань або клітин злоякісних пухлин.

Описано 3800 мікробних метаболітів з антибіотичними властивостями, на їх основі отримані 35 тисяч похідних та синтетичних аналогів. В лікарській практиці використовується близько 50 препаратів, тобто – 0,14 %.

Вимоги до антибіотиків – медичних препаратів.

1. Ефективна дія на патогенні мікроби певних груп або видів;

2. Зручна лікарська форма, стабільність при зберіганні;

3. Задовільне всмоктування, розподіл та виведення препарату з макроорганізму:

· швидке досягнення високих концентрацій антибіотика в місцях ураження;

· збереження антимікробного ефекту в рідинах організму (кров, жовч, сеча);

· низький рівень інактиваціїбілками сироватки крові та ферментами тканин макроорганізму.

4. Нетоксичність для макроорганізму;

5. Відсутність або повільний розвиток стійкості до антибіотика у чутливих мікроорганізмів.

Характеристика видів та спектру дії антибіотиків

у мікроорганізмів-продуцентів

Антибіотики утворюють мікроорганізми різних видів і різних морфологічних груп. Більшість відомих антибіотиків (до 80%) є метаболітами актиноміцетів, значно менше їх утворюють мікроскопічні гриби та бактерії.

Таблиця 1. Продуценти антибіотиків та їх метаболіти

Характеристиками антибіотика є такі як

1. будова. Органічні речовини, різних класів.

2. механізм дії на мікроорганізми. У мікроорганізмів антибіотики можуть гальмувати синтез життєво важливих білків на рибосомах, гальмувати синтез ДНК мікроорганізмів та синтез речовин клітинної стінки.

а

б

в

Рис. Структура антибіотиків пеніцилінового ряду:

а- бензілпеніцилін, б- ампіцилін, в- клоксациклін.

Рис. Структура 6-амінопеніциланової кислоти.

Рис. Структурна формула актиноміцину.

Рис. Структурна формула ріфампіцину.

За механізмом дії

цидні статичні

знищують мікробів зменшують швидкість розмноження

Дія на певну морфологічну групу патогенних мікробів

бактерицидні бактеріостатичні

фунгіцидні фунгістатичні

амебоцидні

3. спектр дії,який може бутишироким (дія на грам негативні і грам позитивні бактерії різних родів, дія на бактерії та мікоплазми) або вузьким(дія на представників окремого виду).

Причини антибіотико резистентності

Широке використання антибіотиків в лікарській практиці призвело до появи стійких (резистентних)до них штамів. Резистентні мікроби в оточуючому середовищі виникають внаслідок декількох причин:

1. в популяціях мікробів є незначна кількість клітин-мутантів. Вони мають змінений генетичний матеріал (спонтанні зміни генів в нуклеоїді або в хромосомах ядра). При дії на популяцію антибіотика всі мікроби, крім стійких, гинуть. Останні швидко розмножуються в конкретних умовах оточуючого середовища (наявність поживних речовин. оптимальні температура, вологість та ін). Використання нової дози антибіотика ніяк не діє на новоутворену популяцію.

2. антибіотик в терапевтичній концентрації є мутагенним фактором. Після першого контакту патогенного мікроба з антибіотиком в одному з генів відбувається мутація і органоїд, на який раніше діяв препарат, втрачає рецептори для зв’язування з антибіотиком.

3. антибіотик в зниженій проти норми концентрації (зниження дози, збільшення інтервалу між надходженням препарату) є мутагенним фактором. Його дія на мікробну клітину призводить до появи внехромосомних факторів спадковості – плазмід. Це – кільцеві молекули ДНК, які в тисячі разів менші за нуклеоїд. Містять інформацію про додаткові мікробні білки, один з яких – це фермен, який розщеплює молекули антибіотика. Таким чином, речовина із хіміотерапевтичної перетворюється на поживну.

Табл. 2 Характеристика видів та спектру дії антибіотиків у мікроорганізмів-продуцентів.

Табл. 3 Властивості, механізм дії і призначення антибіотиків різних груп

ТЕМА „Вчення про інфекцію”

Поняття про нормальну, патогенну та умовно-патогенну мікрофлору.

Організм кожної дикої або свійської тварини, птиці, людини існує в оточенні величезної кількості мікробів. З моменту народження частина їх проникає в макроорганізм (вода, повітря, їжа), вступає з ним в тимчасовий або тривалий контакт. Так, через 6-10 годин після народження вже можна виділити мікроби з ротової порожнини, через 13-18 - з носоглотки, і через 24 години – з товстого кишечнику. Мікроби, які потрапили в макроорганізм можуть:

· видалятись імунною системою (нетипові для даного виду).

· закріплюватись в певних тканинах або органах. Вони живляться рештками поживних речовин макроорганізму, виділяють необхідні йому вітаміни, амінокислоти, антибіотичні речовини. Імунна система має до таких мікробів толерантність, закріплену еволюційно.

· проникати всередину клітин різних типів, переходити до паразитичного способу життя і викликати різноманітні хвороби.

В процесі всього життя спектр мікробів в певному організмі (мікробний пейзаж) зазнає добових, сезонних і т.п. змін. Дослідження цих процесів почалися в 60-х роках 20 ст. Зараз по цьому питанню існує величезна за обсягами література. Більшість праць присвячена мікробним пейзажам систем органів людини (малюнок). Непогано вивчені мікроби, які заселяють шкт жуйних. Останнім часом серед ветеринарних спеціалістів з’явився інтерес до мікроорганізмів екзотичних тварин, які існують на шкіри, ротовій порожнині або товстому кишечнику у крокодилів, пітонів, ящірок.

Мікрофлора макроорганізму

Нормальна	Патогенна
Біоценоз мікробів, який зустрічається у здорових тварин та людей. Складається з постійних видів (індигенні, резидентні, облігатні) та тимчасових (транзитні, факультативні). Видовий склад змінюється з часом Більша частина видів за будь-яких умов нездатні завдати шкоди макроорганізму	Незначна кількість видів, які для власного розвитку використовують живі тканини господаря. В залежності від „інфекційної” історії організму серед них можуть зустрічатись і резидентні, і транзитні види.
Умовно-патогенна
	Впродовж довгого часу співіснують з макроорганізмом і не зашкоджують йому. Починають завдавати шкоду хазяїну тільки за певних умов (переважно постійні, резидентні види)	Потраплять з оточуючого середовища(транзитні).Мають більш ефективнідляблокування організму вторинні метаболіти(ферменти, токсини),ніж сапрофіти та умовно-патогенні
САПРОФІТИ	ПАРАЗИТИ

Всі мікроорганізми тварини утворюють те, що називаєтьсямікробною асоціацією макроорганізму (мікрофлорою макроорганізму). Кожен мікроб в процесі еволюції пристосувався до певного типу клітин хазяїна (тропізм патогенних і сапрофітних мікробів). Поділ представників мікробної асоціації на групи здійснюється за різними критеріями (ступіь шкоди для макроорганізму, тривалість існування тощо).

Таким чином, всі потенційні паразити мають спільні властивості: живлення компонентами тканин хазяїна; виділення екзометаболітів, які завдають шкоди клітинам, органам, системам органів господаря. При інтенсивному розмноженні паразиту настає ситуація, при якій сукупність ознак дозволяє нам називати її патологічним станом або інфекційною хворобою.

Шляхи проникнення збудника в організм

Тропізм мікробів до певних тканин обумовлений оптимальними умовами для збудника в них. Щоб досягти цих тканин та клітин, мікроби повинні потрапити спочатку в організм (шлях інфекції), а потім – і в певну систему органів (ворота інфекції).

Табл. 4 Шляхи проникнення та ворота інфекцій для патогенних мікробів.

Інфекційний процес (умови виникнення, розвиток, форми )

1. Організм хазяїна повинен бути чутливим до збудника інфекції.

2. Головною умовою для успішного (для паразиту) контакта з макроорганізмом є послаблення захисної системи хазяїна, коли для патогену створюються оптимальні умови. Послаблення захисної системи відбувається при:

· нестачі поживних речовин (білків, вітамінів. Мікроелементів, незамінних амінокислот та ін.);

· недоліках водного режиму, вентиляції, світлопостачання;

· переохолодженні або перегріванні;

· напруженому стані центральної нервової системи (стрес, втома).

В такому разі макроорганізм колонізують не тільки паразити, які потрапили з оточуючого середовища (екзогенна інфекція), але й представники умовно-патогенної мікрофлори (ендогенна інфекція).

3. Збудник проникає в організм крізь особливі (специфічні) ворота інфекції і досягає чутливих тканин.

4. Збудник повинен виділити набір речовин, яких достатньо для отруєння макроорганізму.

5. В макроорганізм повинна проникнути достатня кількість збудника (тисячі клітин).

Тому причиною хвороби є конкретний збудник або декілька збудників. Хворий макроорганізм – носій інфекції і джерело зараження для інших. В хворому макроорганізмі працюють специфічні захисні механізми. Тому в разі одужання він певний час (від декількох місяців до десятків років) здатен легко ліквідувати збудника при повторній зустрічі з ним.

Періоди інфекційної хвороби.

Інкубаційний Паразит потрапляє в макроорганізм і доходить до тканини.

Починається його розмноження, виділення отруйних речовин

Продромальний Розмноження паразиту відбувається на певному рівні. Імунна

система хазяїну реагує на нього, але нездатна одразу знищити

збудника і вивести в оточуюче середовище. В макроорганізмі

накопичуються токсичні речовини. Нові клітини збудника

розповсюджуються в тканині.

Клінічний

Клітини збудника захопили певну ділянку тканини. Кількість

токсичних речовин висока, їх дія починає відчуватись на рівні

всього організму. В цей період настає стан рівноваги,

вигідний для паразиту.

Зміщення рівноваги Збереження рівноваги

Летальність Реконвалесценція Ремісія

Реконвалесцент Рецидив хвороби

Загибель хазяїна Мікробоносійство, вірусоносійство

(короткочасне або тривале.

Організм э джерелом інфекції для інших)

Виведення паразиту

Патогенність і вірулентність мікроорганізмів

Патогенність – потенційна можливість викликати (при сприятливих умовах) хворобу. Патогенними є всі факультативні та облігатні паразити. Але патогенний мікроб може потрапити в макроорганізм і це не призведе до хвороби. Причини:

· даний макроорганізм не чутливий до збудника;

· кількість збудника була недостатньою;

· ефективно працює імунна система.

· мікроорганізм – мутант із природно або штучно зміненими властивостями.

Що ж змінюється у збудника хвороби в останньому випадку? Це – здатність до виділення речовин, завдяки яким мікроб отруює хазяїна та розповсюджується в його тканинах. Загальна назва такої здатності – вірулентність, її складові частини отримали назви - токсигенність(виділення отруйних речовин) та інвазивність (розповсюдження з клітини в клітину). Фактори вірулентності –це молекули або комплекси молекул, які входять до складу конкретних органоїдів патогенного мікроба (капсула, фімбрії та ін.) або виділяються в оточуюче середовище.

Табл. 5 Характеристика факторів вірулентності.

Одиниц виміру вірулентності. DLM – скорочена назва мінімальної смертельної дози. Це найменша доза збудника, яка викликає загибель більшості піддослідних тварин через деякий час. Індивідуальна чутливість тварин розрізняється. Тому довелось ввестиDСL (абсолютно смертельну дозу), коли в досліді гине 100% тварин. Найбільш точною є LD₅₀ – доза збудника, яка викликає загибель 50% макроорганізмів в досліджуваній популяції.

• ⇐ Назад
1
234
5
6
7
8
Далее ⇒