Методы исследования бактерий и вирусов.
Основные методы выявления микроорганизмов
1. Микроскопические методывключают приготовление мазков и препаратов для микроскопирования. В большинстве случаев результаты микроскопических исследований носят ориентировочный характер, так как многие микроорганизмы лишены морфологических и тинкториальных особенностей.
2. Микробиологические методыпозволяет точно установить факт наличия возбудителя в исследуемом материале: включает культивирование, выделение чистой культуры и идентификацию микроорганизмов с учетом морфологических, тинкториальных, культуральных, биохимических, токсигенных и антигенных свойств.
3. Биологические методынаправлены на определение наличия токсинов возбудителя в исследуемом материале и на обнаружение возбудителя, включают заражение лабораторных животных с последующим исследованием их.
4. Серологические методывыявления специфических антител и антигенов возбудителя - важный инструмент в диагностике инфекционных заболеваний.
5. Аллергологические методы.Антигены многих возбудителей обладают сенсибилизирующим действием, что используют для диагностики инфекционных заболеваний (кожно-аллергические пробы).
Лабораторные методы при диагностике вирусных инфекций включают:
· выделение и идентификацию возбудителя;
· обнаружение и определение титров противовирусных антител;
· обнаружение антигенов вирусов в образцах исследуемого материала;
· микроскопическое исследование препаратов исследуемого материала.
Для диагностики вирусных заболеваний применяют следующие методы:
· Вирусоcкопический.
· Иммунной электронной микроскопии.
· Вирусологический.
· Серологический.
· Иммунофлюоресцентный.
· Биологический.
· Использование ДНК-(РНК)-зондов.
· Цепная полимеразная реакция.
ФИЗИОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ
План
Физиология бактерий.
Физиология вирусов.
Методы исследования бактерий и вирусов.
Физиология бактерий.
Физиологияизучает жизненные функции микроорганизмов: питание, дыхание, рост и размножение.
Бактерии различаются по химическому составу, типу питания, способам получения энергии и размножения, обладают высокой приспособляемостью и устойчивостью ко многим факторам окружающей среды.
Химический состав бактерий.
В состав бактерий входят белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды, минеральные вещества.
Вода – основной компонент бактериальной клетки. Ее содержание в ней около 80% массы. В спорах количество воды уменьшается до 18-20%. Удаление воды из клетки (высушивание) приостанавливает процессы метаболизма и размножения, но не убивает бактериальную клетку.
Белки – составляют 40 – 80% сухой массы бактерий и определяют их важнейшие биологические свойства. Белки участвуют в процессах метаболизма, большая их часть обладает ферментативной активностью. Видовая специфичность микроорганизмов зависит от количественного и качественного состава белковых веществ.
Нуклеиновые кислоты бактерий составляют 10-30% сухой массы клетки. Молекула ДНК в виде хромосомы определяет наследственность, молекулы РНК участвуют в биосинтезе белка.
Углеводы бактерий в виде простых веществ (моно- и дисахаридов) и комплексных соединений составляют 12-18% сухой массы. Полисахариды часто входят в состав капсул. Некоторые внутриклеточные полисахариды в качестве включений являются запасными питательными веществами клетки.
Липиды входят в структуру цитоплазматической мембраны и ее производных, а также клеточной стенки бактерий. Они могут выполнять в цитоплазме роль запасных питательных веществ. Липиды бактерий представлены фософолипидами, жирными кислотами и глицеридами.
Минеральные вещества бактерий обнаруживают в золе после сжигания клеток в количестве 2-14% их сухой массы – это фосфор. Калий, натрий, сера, железо, кальций, магний, а также микроэлементы (цинк, медь, кобальт, барий, марганец и др). Они участвуют в регуляции осмотического давления, рН среды, окислительно-восстановительного потенциала, активируют ферменты и входят в состав витаминов и структурных компонентов микробной клетки.
Питание бактерий
Поступление в бактериальную клетку питательных веществ осуществляется несколькими способами и зависит от концентрации веществ, величины молекул, рН среды, проницаемости мембран и др.
По типу питания микробы делятся на автотрофы и гетеротрофы. Первые способны синтезировать сложные органические вещества из простых неорганических соединений.
Гетеротрофы для своего роста и развития нуждаются в готовых органических соединениях: белках, жирах, углеводах. Гетеротрофы представляют обширную группу микроорганизмов, среди которых различают сапрофитов и паразитов.
Большинство микробов, вызывающих заболевание у человека, являются гетеротрофами. В их число входят патогенные и условно-патогенные виды. Среди них выделяют облигатные и факультативные паразиты.
Облигатные паразиты способны существовать только внутри живой клетки (риккетсии, хламидии, микоплазмы, вирусы, некоторые простейшие). Факультативные паразиты могут жить как вне, так и внутри живой клетки (микробы дизентерии, гонококк и др.)
Дыхание бактерий
Дыхание, или биологическое окисление основано на окислительно-восстановительных реакциях, идущих с образованием молекулы АТФ.
По отношению к молекулярному кислороду бактерии можно разделить на три основные группы:
- облигатные аэробы – могут расти только при наличии кислорода;
- облигатные анаэробы – растут на среде без кислорода, который для них токсичен;
- факультативные анаэробы – могут расти как при кислороде, так и без него.
Рост и размножение бактерий
Большинство прокариот размножаются бинарным делением пополам, реже почкованием и фрагментацией.
Клетка делится пополам(вначале внутреннее содержимое клетки делится пополам, затем образуется поперечная мембранная перегородка, синтезируется клеточная стенка, завершающая деление).
Бактерии, как правило, характеризуются высокой скоростью размножения. Время деления клетки у различных бактерий колеблется довольно в широких пределах: от 20 минут у кишечной палочки до 14 часов у микобактерий туберкулеза.
На плотных питательных средах бактерии образуют скопления клеток, называемые колониями.
На жидких средах рост бактерий характеризуется образованием пленки на поверхности, равномерного помутнения либо осадка.
Ферменты бактерий
Важную роль в обмене веществ микроорганизмов играют ферменты.
Различают:
- эндоферменты – локализуются в цитоплазме клеток;
- экзоферменты – выделяются в окружающую среду.
Ферменты агрессии разрушают ткань и клетки, обусловливая широкое распространение микробов и их токсинов в инфицированной ткани.
Биохимические свойства бактерий определяются составом ферментов:
- сахаролитические –расщепление углеводов;
- протеолитические – расщепление белков,
- липолитические – расщепление жиров,
и являются важным диагностиче6ским признаком при идентификации микроорганизмов.
Пигменты бактерий.
Многие микроорганизмы в процессе своей жизнедеятельности синтезируют пигменты, различающиеся по цвету, химическому составу и растворимости.
Если пигменты нерастворимы в воде, окрашивается только колонии микроба, растущая на питательной среде, а если растворимы - окрашивается и питательная среда.
Цвет пигмента используется в качестве теста для идентификации пигментообразующих бактерий.
Принципы культивирования бактерий
Большинство бактерий и грибов культивируются на естественных и искусственных, плотных и жидких питательных средах, в оптимальных для них условиях. На питательных средах микроорганизмы при размножении образуют определенной морфологии колонии, что определяет их культуральные свойства.
Идентификацию бактерий в исследуемом материале проводят на основании определения морфологических, биохимических, культуральных и других свойств микроскопическими, микробиологическими и другими методами исследования.
Физиология вирусов
Вирусы – облигатные внутриклеточные паразиты. В клетке вирус может воспроизводиться в виде многочисленных вирионов. Диапазон нарушений, которые вызывает вирус, весьма широк: от выраженной продуктивной инфекции, завершающейся гибелью клетки, до продолжительного взаимодействия вируса с клеткой, в виде латентной инфекции или злокачественной трансформации клетки.
Культивирование и индикация вирусов. Вирусы культивируют (выращивают) на биологических моделях: в организме лабораторных животных, в развивающихся куриных эмбрионах и культурах клеток (тканей).
Репродукция вирусов. Различают три типа взаимодействия вируса с клеткой: 1) продуктивный тип, при котором в зараженных клетках образуется новое поколение вирионов; 2) абортивный тип, характеризующийся прерывание инфекционного процесса в клетке, поэтому новые вирионы не образуются; 3) интегративный тип, или вирогения. Вирогения не приводит к гибели клетки. Нуклеиновая кислота вируса встраивается (интегрирует) в геном клетки-хозяина и в последующем функционирует как его составная часть. Вирус интегрированный в клеточный геном, называется провирус.
При этом вирусная частица может стать неактивной, иногда остается в клетке очень долго, ничем не выдавая своего присутствия. Такие бессимптомные, скрытые инфекции называются латентными.
ВИРУСЫ БАКТЕРИЙ (БАКТЕРИОФАГИ)
Бактериофаги (фаги)- вирусы, обладающие способностью проникать в бактериальные клетки, репродуцироваться в них и вызывать их лизис (растворение). Большинство фагов имеют сперматозоидную форму. Они состоят из головки, которая содержит нуклеиновую кислоту и отростка. Большинство из фагов содержат двунитевую ДНК, которая замкнута в кольцо.
Проникновение фага в бактериальную клетку происходит путем инъекции нуклеиновой кислоты через канал отростка.
Выход зрелых фагов из бактериальной клетки происходит путем «взрыва», зараженные бактерии лизируются (вирулентные фаги).
Практическое применение фагов в медицине. Препаратыбактериофагов выпускают в жидком виде, в таблетках, в форме мазей, аэрозолей и свечей и применяют для лечения и профилактики.