Научно-образовательный комплекс специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов» опорные конспекты лекций по дисциплине «Микробиология» для студентов 2 курса специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов» icon

Научно-образовательный комплекс специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов» опорные конспекты лекций по дисциплине «Микробиология» для студентов 2 курса специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов»





Скачать 398.47 Kb.
НазваниеНаучно-образовательный комплекс специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов» опорные конспекты лекций по дисциплине «Микробиология» для студентов 2 курса специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов»
т.н. доцент
Дата конвертации03.06.2013
Размер398.47 Kb.
ТипДокументы



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН


ИННОВАЦИОННЫЙ ЕВРАЗИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ


Научно-образовательный комплекс

специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов»


опорные конспекты лекций

по дисциплине
«Микробиология»

для студентов 2 курса

специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов»


ПАВЛОДАР 2009 год


УТВЕРЖДЕНО

Директор Инженерной Академии

д.вет.н., профессор____________ Е.Б. Никитин

“___” _______________ 2009г.


Автор: к.вет.н. доцент Т.И. Урюмцева


Кафедра «Прикладная биотехнология»
ОПОРНЫЕ КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ

по дисциплине

«Микробиология»

для студентов специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов»

для очной формы обучения

на базе общего среднего образования


Разработаны на основании Государственного общеобязательного стандарта образования Республики Казахстан 3.08.353-2006 «Образование высшее профессиональное. Бакалавриат. Специальность 050727 «Технология продовольственных продуктов», а также на основании типовой учебной программы по дисциплине «Микробиология», (Астана 2007).


Рассмотрены на заседании кафедры «Прикладная биотехнология»

Протокол № ___ от ________ 2009 г.

Зав. кафедрой «Прикладная биотехнология»

к.т.н., профессор _____________ М.С. Омаров


Утверждены на заседании научно-методического совета Инженерной Академии и рекомендованы к изданию

Протокол №___ от ________2009 г.


Председатель НМС ИА

к.т.н., профессор._____________ Е.К. Ордабаев


Согласовано:

Начальник ИМО

к.п.н., профессор.___________ Н.М..Ушакова


Сдано в библиотеку ИнЕУ __________________

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ




Темы лекций

Кол-во

часов

1

Введение в микробиологию

2

2

Метаболизм микроорганизмов

4

3

Влияние на микроорганизмы факторов внешней среды

2

4

Генетика микроорганизмов

2

5

Основы санитарной микробиологии

2

6

Понятие об инфекционном процессе

2

Итого:

16


1. Введение в микробиологию


Микробиология в настоящее время по праву может считаться одной из основных дисциплин биологии, поскольку без знания особенностей микроорганизмов нельзя понять всего многообразия жизни на Земле, условий ее появления и эволюции. Огромное значение имело и продолжает иметь исследование микроорганизмов для развития таких наук, как биохимия, молекулярная биология, генетика, биофизика, экология и ряд других.

Возникновение и быстрое развитие биотехнологии, приобретающей все большее значение в народном хозяйстве, базируется прежде всего на использовании микроорганизмов как продуцентов множества полезных веществ, как-то: кормового белка, многих ферментов, антибиотиков, стероидных препаратов, аминокислот, витаминов и других. Возможности микроорганизмов в этом отношении чрезвычайно велики. На использовании микроорганизмов основаны методы генетической инженерии, позволяющие создавать новые штаммы, обладающие полезными свойствами и образующие ряд важных веществ.

Вместе с тем остается необходимым изыскание эффективных способов борьбы с некоторыми микроорганизмами, вызывающими заболевания человека, животных и растений, а также порчу промышленных изделий и нежелательные изменения в окружающей среде. Таким образом, круг проблем, требующих интенсивного и глубокого изучения свойств микроорганизмов, весьма широк и может быть решен лишь усилиями специалистов разного профиля, но хорошо знакомых также с биологией этих мельчайших живых существ.

Бактерии относятся к прокариотам (надцарство Procaryotae), т.е. доядерным организмам, поскольку у них имеется примитивное ядро без оболочки, ядрышка, гистонов, а в цитоплазме отсутствуют высокоорганизованные органеллы (митохондрии, аппарат Гольджи, лизосомы и др.).

Бактерии делятся на два царства: эубактерии и архебактерии.

Принадлежность к определенному роду и виду определяют морфологические характеристики и тинкториальные свойства.

Выделяют три основные формы бактерий.

1. К сферическим бактериям относят: микрококки, диплококки, стрептококки, стафилококки и сарцины.

Сферические формы (кокки) - шаровидные бактерии размером 0,5 - 1,0 мкм; по взаимному расположению клеток различают микрококки, диплококки, стрептококки, тетракокки, сарцины и стафилококки.

Микрококки (лат. малый) - отдельно расположенные клетки или в виде «пакетов». Диплококки (лат. двойной) - располагаются парами, так как клетки после деления не расходятся.

Стрептококки (от греч. streptos - цепочка) - клетки округлой или продолговатой формы, составляющие цепочку вследствие деления клеток в одной плоскости и сохранения связи между ними в месте деления.

Сарцины (от лат. sarcina - связка, тюк) - располагаются в виде пакетов из 8-и и более кокков, так как они образуются при делении клетки в трех взаимно перпендикулярных плоскостях.

Стафилококки (от. греч. staphyle - виноградная гроздь) - кокки расположенные в виде грозди винограда в результате деления в различных плоскостях.

2. Палочковидные бактерии различаются по размерам, форме концов клетки и взаимному расположению клеток. Длина клеток варьирует от 1,0 до 8,0 , толщина от 0,5 до 2,0 мкм. Палочки могут быть правильной (кишечная палочка) и неправильной (коринебактерии) формы, в том числе ветвящиеся, например актиномицеты. Слегка изогнутые палочки называют вибрионами (холерный вибрион). Большинство палочковидных бактерий располагаются беспорядочно, так как после деления клетки расходятся.

3. К извитым формам относят спирохеты, спириллы и вибрионы.

Риккетсии - мелкие грамотрицательные палочковидные бактерии (0,3 - 2,0 мкм), облигатные внутриклеточные паразиты. Размножаются делением в цитоплазме, а некоторые - ядре инфицированных клеток. Обитают в организме членистоногих (вшей, блох, клещей), которые являются их хозяевами или переносчиками. Форма и размер риккетсий могут изменяться (клетки неправильной формы, нитевидные) в зависимости от условий роста. Структура риккетсии не отличается от таковой грамотрицательной бактерии.

Хламидии - относятся к облигатным внутриклеточным кокковым грамотрицательным (иногда грамвариабельным) бактериям. Вне клеток хламидии имеют сферическую форму (0,3 мкм), метаболически неактивны и называются элементарными тельцами.

Микоплазмы - мелкие бактерии (0,15 - 1,0 мкм), окруженные цитоплазматической мембраной и не имеющие клеточной стенки. Из-за отсутствия клеточной стенки микоплазмы осмотически чувствительны. Имеют разнообразную форму: кокковидную, нитевидную, колбовидную. Эти формы видны при фазово-контрастной микроскопии чистых культур микоплазмы. Патогенные микоплазмы вызывают хронические инфекции - микоплазмозы.

Актиномицеты - ветвящиеся, нитевидные или палочковидные грамположительные бактерии. Свое название (от греч. actis - луч, mykes - гриб) они получили в связи с образованием в пораженных тканях друз - гранул из плотно переплетенных нитей в виде лучей, отходящих от центра и заканчивающихся колбовидными утолщениями. Актиномицеты могут делиться путем фрагментации мицелия на клетки, похожие на палочковидные и кокковидные бактерии. На воздушных гифах актиномицетов могут образовываться споры, служащие для размножения. Споры актиномицетов обычно нетермостойки.

Общую филогенетическую ветвь с актиномицетами образуют так называемые нокарднеподобные (нокардиоформные) актиномицеты - собирательная группа палочковидных, неправильной формы бактерий. Их отдельные представители образуют ветвящиеся формы. К ним относят бактерии родов Corynebacterium, bdycobacterium, Hocardia и др.

Нокардиоподобные актиномицеты отличаются наличием в клеточной стенке сахаров арабинозы, галактозы, а также миколовых кислот и больших количеств жирных кислот. Миколовые кислоты и липиды клеточных стенок обусловливают кислотоустойчивость бактерий, в частности, микобактерий туберкулеза и лепры (при окраске по Цилю-Нельсену они имеют красный цвет, а некислотоустойчивые бактерии и элементы ткани, мокроты - синий цвет).

Извитые формы - спиралевидные бактерии, например спириллы, имеющие вид штопорообразно извитых клеток. К патогенным спириллам относится возбудитель содоку (болезнь укуса крыс). К извитым также относятся кампилобактеры, хеликобактеры, имеющие изгибы как у крыла летящей чайки; близки к ним и такие бактерии, как спирохеты.

Спирохеты - тонкие, длинные, извитые (спиралевидной формы) бактерии, отличающиеся от спирилл подвижностью, обусловленной сгибательными изменениями клеток. Спирохеты имеют наружную мембрану клеточной стенки, окружающую протоплазматический цилиндр с цитоплазматической мембраной. Под наружной мембраной клеточной стенки (в периплазме) расположены периплазматические фибриллы (жгутики), которые как бы закручиваясь вокруг протоплазматического цилиндра спирохеты, придают ей винтообразную форму (первичные завитки спирохет). Фибриллы прикреплены к концам клетки и направлены навстречу друг другу. Другой конец фибрилл свободен. Число и расположение фибрилл варьируют у разных видов. Фибриллы участвуют в передвижении спирохет, придавая клеткам вращательное, сгибательное и поступательное движение. При этом спирохеты образуют петли, завитки, изгибы, которые названы вторичными завитками.

Спирохеты плохо воспринимают красители. Их окрашивают по методу Романовского-Гимзы или серебрением, а в живом виде исследуют с помощью фазовоконтрастной или темнопольной микроскопии.

Лептоспиры (род Leptospira) имеют завитки неглубокие и частые - в виде закрученной веревки. Концы этих спирохет изогнуты наподобие крючков с утолщениями на концах. Образуя вторичные завитки, они приобретают вид букв S или С; имеют 2 осевые нити. Патогенный представитель L. interrogates вызывает лептоспироз.

Отличия прокариот от эукариот:

Эукариоты -

  1. многоклеточные с выраженной дифференциацией клеток и тканей организмы;

  2. одноклеточные с незначительной дифференцировкой органоидов;

  3. протисты – водоросли, грибы, простейшие;

  4. имеют истинное ядро.

Прокариоты – бактерии, цианобактерии (сине-зеленые водоросли) и актиномицеты, не имеющие истинного ядра, а обладающие примитивным ядерным аппаратом.

Бактериальная клетка состоит из клеточной стенки, цитоплазматической мембраны, цитоплазмы с включениями и ядерного аппарата, называемого нуклеоидом. Имеются другие структуры: мезосома, хроматофоры, тилакоиды, вакуоли, включения полисахаридов, жировые капельки, капсула (микрокапсула, слизь), жгутики, пили. Некоторые бактерии способны образовывать споры.




1- клеточная стенка;

2- цитоплазматическая мембрана;

3- цитоплазма;

4- нуклеоид;

5- мезосома;

6- периплазматическое пространство;

7- включения;

8- рибосома;

9- капсула;

10- микрокапсула;

11- жгутик;

12- плазмида;

13- донорная ворсинка;

14- фимбрии (реснички);

15- перемычки в периплазматическом пространстве



Структуру и морфологию бактерий изучают с помощью различных методов микроскопии: световой, фазово-контрастной, интерференционной, темнопольной, люминесцентной и электронной


2. Метаболизм микроорганизмов


В результате многочисленных химических реакций, составляющих в совокупности обмен веществ или метаболизм, происходят рост, развитие и размножение клетки. Основные принципы обмена веществ организма - питание и дыхание. Под питанием подразумевается поступление и усвоение пищи (ассимиляцию). Питательные вещества сначала расщепляются на более простые (распад) и из низкомолекулярных соединений синтезируются сложные клеточные вещества.

Дыхание организма включает процессы расщепления и окисления органических веществ (диссимиляция), которые сопровождаются освобождением энергии, необходимой для жизни и осуществление синтетических процессов (синтеза). Это энергетический обмен. Одно и то же вещество может служить источником энергии и строительным материалом.

Питание и дыхание, противоположные процессы, которые представляют сложный комплекс разнообразных превращений веществ и энергии и находится тесной взаимосвязи и взаимозависимости и обусловливают жизнедеятельность организма.

Элементы питания внутри клетки участвуют в разнообразных химических реакциях, что обусловливают обмен веществ в организме, т.е метаболизм.

Метаболизм представляют собой совокупность процессов, состоящих анаболизм и катаболизм.

Анаболизм – это совокупность обмена веществ в микробной клетке, направляемых на синтез макромолекул, т.е сложных органических веществ типа нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов из более простых соединений, присутствующих в питательной среде. Это конструктивный обмен веществ, или биосинтез; он связан с потреблением свободной энергии. Анаболизм противоположен катаболизму.

Катаболизм – процесс распада сложных органических веществ типа углеводов, белков, жиров при окислении и брожении с выделением энергии. Это энергетический обмен; высвобождающийся при катаболизме свободной энергии аккумулируется в форме энергии фосфатных связей аденозинтрифосфат (АТФ). При аэробном дыхании наравне с выходом большого количества энергии образуется конечные продукты СО2 и Н2О; при брожении высвобождается незначительное количество энергии и накапливаются органические кислоты, спирты.

По типу питания живые существа делятся на две группы: голозойные и голофитные. Голозойный тип питания характерен для животных (от высших до простейших). Микробы относятся к голофитному типу питания. Они не имеют органов для принятия пищи, и питательные вещества у них проникают через всю поверхность тела.

Поступление питательных веществ в клетку. Высокомолекулярные органические соединения (белки, полисахариды) расщепляются экзоферментами (ферменты, выделяются из клетки) до небольших молекул и проникают внутрь клетки.

Поступление веществ в клетку и выделение продуктов обмена в окружающую среду происходит у микроорганизмов через всю поверхность тела. Высвобождающая пищу поверхность клетки у микроорганизмов очень большой по сравнению с ее объемом, что обуславливает весьма активный обмен веществ. На проникновение веществ в клетку влияет величина и структура их молекул, способность растворяться в компонентах цитоплазматической мембраны и т.д. Цитоплазматическая мембрана регулирует проникновение веществ внутрь клетки и выход их наружу, она обладает полупроницаемостью. Существует 2 типа переноса веществ через мембрану: диффузия и стереохимический специфический перенос.

Наиболее легко усваиваемым материалом служат готовые белковые вещества в виде пептонов, представляет собой материал для построения бактериального тела. Для некоторых бактерий такая белковая среда непригодна, они лучше растут на минеральных средах, в которых нет готовых белков. Данные микробы могут питаться и строить свое тело, а следовательно и белковые вещества из простых минеральных соединений.

В норме у бактериальных клеток всегда наблюдается определенное напряжение цитоплазмы. Это объясняется тем, что коллоиды цитоплазмы благодаря постоянному притоку к клетке воды находятся в набухшем состоянии, в результате чего цитоплазма бывает плотно прижата к оболочке. Такое явление получила название тургора бактерийной клетки. Тургор определяет постоянство бактерий. Величина осмотического давления у бактерий при этом не превышает 6*105Па. Но есть микробы, обитающие в морях и океанах, у которых осмотическое давление достигает порядка 9*107Па.

Когда бактерии помещают в раствор, содержащий 15-20% хлорида натрия или сахара (гипертонический раствор), наступает резкое обезвоживание бактериальной клетки и протоплазматическое содержимое ее отходит от оболочки. Такое явление носит название плазмолиза.

Морфологически плазмолиз характеризуется возникновением шарообразных светопреломляющих образований в теле клетки. У различных микроорганизмов плазмолиз проявляется не в одинаковой степени. К нему особенно устойчивы сенная бацилла, стафилококки, сарцины; легко подвергаются плазмолизу бактерии из группы пастерелл, эшерихий, сибиреязвенная бацилла, холерный вибрион и др.

Противоположный плазмолизу процесс – плазмоптиз – наблюдается в том случае, если бактерии поместить в гипотонический раствор хлорида натрия или в дистиллированную воду. Вода проникает при этом в бактерийную клетку, цитоплазматическое вещество ее разбухает до крайних пределов, и клетка приобретает форму шара. Плазмоптиз, так же как и плазмолиз, влечет за собой гибель бактериальной клетки.

Различают углеродное и азотное питание микроорганизмов. По типу углеродного питания микробы принято делить на аутотрофы и гетеротрофы.

Аутотрофы – микроорганизмы, способные воспринимать углерод из угольной кислоты воздуха. К ним относят нитрифицирующие бактерии, железобактерии, серобактерии и др. аутотрофы превращают воспринятую углекислоту в сложные органические соединения путем хемосинтеза, т.е. путем окисления химических соединений (аммиак, нитриты, сероводород и др.). таким образом, аутотрофные микробы обладают способностью создавать органические вещества из неорганических, таких как угольная кислота, аммиак, нитриты, сероводород и др. поскольку такие микробы не нуждаются в органических соединениях углерода, входящего в состав животных и человека, они не являются болезнетворными.

Гетеротрофы в противоположность аутотрофным микробам получают углерод главным образом из готовых органических соединений. Гетеротрофы – возбудители различного рода брожений, гнилостные микробы, а также все болезнетворные микроорганизмы: возбудители туберкулеза, бруцеллеза, листериоза, сальмонеллеза, гноеродные микроорганизмы– стафилококки, стрептококки, диплококки и ряд других патогенных для животного организма возбудителей.

В качестве исотчника углерода гетеротрофы чаще всего используют углеводы, спирты, различные органические кислоты. Наиболее полноценными источниками углерода для питания этих микробов являются сахара (особенно гексозы), многоатомные спирты (глицерин, маннит, сорбит и дрю), а также карбоновые кислоты (например, глюкуроновая) и оксикислоты (молочная, яблочная и др.). Все эти источники углерода обычно и включают в состав искусственных питательных сред для выращивания микроорганизмов.

Основным источником азотного питания у аутотрофов являются неорганические соединения азота, т.е. соли азота. У гетеротрофных микроорганизмов – аминокислоты, которые они используют из белков животного организма, если в нем паразитируют, или получают их готовыми из питательных сред.

Кислород необходим бактериям в неравной степени, но не все они используют кислород воздуха. По этому признаку бактерии делят на аэробов и анаэробов. Аэробы поглощают свободный кислород воздуха. Для анаэробов он губителен, и они пользуются связанным кислородом, получая его из различных соединений.

Микроорганизмы получают энергию в процессе дыхания или брожения. Это совокупность сложных окислительно-восстановительных процессов, необходимых для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов. В результате образуется тепловая энергия, которая частично используется микробной клеткой, остальное выделяется в окружающую среду.

Аэробные микроорганизмы получают энергию в процессе дыхания, а анаэробные и факультотивные анаэробы – за счет брожения.

Ферменты микробов делят на эндо- и экзоферменты. Эндоферменты прочно связаны с цитоплазмой, а экзоферменты выделяются в окружающую среду. Существует две группы ферментов: однокомпонентные, состоящие только из белка, и двухкомпонентные, в состав которых входит белок – носитель (апофермент) и активная группа – кофермент (кофактор). Кофакторами могут быть ионы металлов (Fe, Cu, Co, Mo,и др.), сложные органические соединения (витамины).

Каждый фермент обладает специфичностью действия, т.е. реагирует с определенным химическим соединением. Микроорганизмы обладают комплексом разнообразных ферментов, биохимическая деятельность которых определяется их активностью. В бактериальной клетке совершаются многочисленные и разнообразные процессы, связанные с изменением условий или режимов окружающей средой. Роль ферментов, в общем сводится к тому, чтобы сделать вещества природными для питания, усвоения их клеток.

В естественных условиях обитания взаимоотношения между различными микроорганизмами весьма многообразны и взаимозависимы. Микробы объединены в устойчивые экологические системы – микробиоценозы. Совместная жизнь двух или нескольких видов иногда приводит к взаимной пользе, и эти организмы развиваются даже лучше, чем каждый в отдельности.

Существуют ассоциативные взаимоотношения между аэробными и анаэробными микроорганизмами, когда при развитие аэробов, поглощающих кислород, возникают условия, благоприятные для активного развития анаэробов. Ассоциации двух микроорганизмов, которые извлекают из взаимного контакта пользу, - это симбиоз. Симбиотические отношения обусловлены образованием и накоплением микробами-спутниками органических веществ типа ауксинов, витаминов и др. эти соединения необходимы для прохождения определенных стадий развития некоторых бактерий.

Синтрофизмотношение микроорганизмов, при которых наблюдается взаимное снабжение необходимыми питательными веществами. Например, гриб рода Murcos и дрожжи рода Rhodotorula нуждаются в витамине B (тиамине). Если эти микроорганизмы выращивать в смешанной культуре, то первый вид будет выделять пиримидиновый, а второй тиазоловый компонент и потребности обоих будут удовлетворены.

Комменсализм – это вид симбиотических отношений микроорганизмов, когда извлекает выгоду только один партнер, не принося вреда другому. Например, в приготовлении гарцского сыра используют один вид гриба и один вид бактерий. Гриб окисляет кислоты, содержащиеся в твороге, и тем самым создает оптимальные условия для развития бактерий. Другой пример – ассоциации аэробных и анаэробных бактерий, в которых первые восстанавливают кислород и делают место обитания пригодным для анаэробов (микрофлора желудочно-кишечного тракта). Комменсиализм часто наблюдается в поверхностном слое почвы, наиболее обогащенном органическим веществом. Большое количество анаэробных микроорганизмов обитает именно в пахотном слое почвы, где при хорошей обработке условия вполне аэробны.

Протокооперация - это взаимополезное сожительство двух партнеров, причем вовсе не обязательное для их существования. Данный вид взаимоотношений – пример превосходной слаженности микроорганизмов, входящих в состав данного почвенного биоценоза. Одни организмы, улучшая среду, создают благоприятное условия для других, которые, в свою очередь, влияют на почву, делая ее полезной для первых.

Например, система, кооперирующая в почве, представляет целлюлозолитические бактерии и микроорганизмы, ассимилирующие атмосферный азот. Азотобактер способен связывать азот, но активность азотфиксации зависит от почвенных запасов легкоусваемых источников углерода, таких, как глюкоза, освобождающая при ферментном разложении целлюлозы. Целлюлозоразрушающие бактерии взамен глюкозы получают необходимые для их роста и развития азотистые соединения, выделяемые, в свою очередь, азотфиксирующими организмами в почву. Такое сожительство двух различных экологических групп микроорганизмов полезно для обеих сторон, но не обязательно. Эти микроорганизмы могут существовать в почве и сами по себе.

В почве встречаются сложные системы, состоящие из трех и более партнеров, и пища переходит от одного звена к другому, причем обмен обычно носит постоянный характер.

Сапрофитизм явление, часто встречающееся в почве, когда микроорганизмы питаются органическими веществами из разлагающихся остатков растений и животных. При паразитизме один из микроорганизмов развивается за счет другого и в ряде случаев вызывает его гибель. К паразитам относятся в основном возбудителей болезней человека, животных и растений, у бактерий имеются бактерио- и актинофаги, уничтожающие соответственно бактерий и актиномицетов.

Паразитизм без контакта с хозяином в почве встречаются довольно часто; это обычное свойство факультативных паразитов. Действие паразитов заключается в том, что они выделяют ферменты, способные растворять (лизировать) атакованные клетки бактерий.

Жертвами паразитов могут быть представители различных групп микроорганизмов. Паразитизм в контакта с хозяином представляет собой пример нападение одних микроорганизмов га другие: пожирание бактерий простейшим. Особенно активны почвенные амебы. Так, бактерии рода Bdellovibrio способны убивать и поедать бактерий других видов; некоторые грибы пожирают водоросли или другие виды грибов, особенно хищные грибы порядка Chytridiale

Между микроорганизмами распространены также антагонистические взаимоотношения, когда продукты жизнедеятельности одного вида микробов тормозят развитие другого или даже вызывает его гибель. Это конкурентный тип взаимодействия микроорганизмов, основанный на борьбе за субстраты и сопровождающийся выделение токсинов. Конкуренция подразумевает взаимоотношения между организмами, соревнующиеся за одни и те же пищевые ресурсы при недостатке последних. В борьбе за пищу с противником, имеющим гибкое ферментное оснащение, почвенные микроорганизмы ведут себя по разному: тормозят развитие конкурента или губят его.

Например, молочнокислые бактерии служат антагонистами гнилостных бактерий. Явление антагонизма может возникнуть не только как результат действия продуктов метаболизма, но и как следствие конкуренции за питательные вещества и простого уничтожения одних микроорганизмами другими.

Во многих случаях губительное действие микробов - антагонистов связано с выделением ими в среду антибиотиков. Это специфические биологические активные химические вещества, способные даже в низких концентрациях подавлять рост микроорганизмов. К синтезу антибиотиков способны главным образом грибы (Aspergillus, Penicillium), актиномицеты (Streptomyces) и некоторые бактерии. Известно уже более 2000 антибиотиков. Однако в качестве химиотерапевтических средств применяют лишь около полусотни (пенициллин, стрептомицин, грамицидин С, хлортетрациклин, и др.).

Антибиотические вещества вырабатываются не только микроорганизмами. Высшие растения также выделяют химические соединения антибиотического действия, которые называются фитонцидами. Они обнаружены в разных органах большинства культурных и дикорастущих растений (горчица, чеснок, лук, редька и др.).

Жизненно необходимые элементы K, Mg, и Feмикроорганизмы получают из различных солей. Железо входит в состав гемина (особая органическая группа цитоплазмы) и служит катализатором окислительных реакций. Калий – обязательный элемент в питательной среде, но физиологическое значение его еще полностью не выяснено. Роль кальция в жизни бактерий, по-видимому невелика. Магний активирует различные ферменты бактерий, в частности протеазу. Микроэлементы B, Zn, Mn, Co и др. встречаются в бактериях в ничтожных количествах и служат стимуляторов роста микробов.

Рост и развитие микроорганизмов

У одноклеточных форм понятия «рост» и «развитие» почти равнозначны. Различают сбалансированный рост, когда увеличение всех веществ и структур происходит пропорционально. Если в среде есть нехватка или избыток чего-нибудь, то рост становится несбалансированным, т.е. какие-то продукты метаболизма могут преобладать. Этим приемом пользуются для направленного синтеза необходимых соединений.

Из-за малых размеров микроорганизмов их рост оценивают не для индивидуального организма, а для популяции. Графическое отражение процесса называется кривой роста.




Рост культуры при периодическом культивировании


Чтобы правильно оценить рост культуры, необходимы хотя бы простейшие параметры. Обычно пользуются такими понятиями, как: а) концентрация клеток в 1 мл; б) время генерации - промежуток времени, за который число клеток удваивается; в) константа скорости деления - число удвоений в час; г) константа скорости роста.

Для количественной оценки роста микроорганизмов требуется определение числа клеток в конкретный момент.


3. Влияние на микроорганизмы факторов внешней среды


Микроорганизмы находятся в тесной зависимости от условий окружающей среды. Благоприятные условия способствуют проявлению жизнедеятельности микроорганизмов, а неблагоприятные факторы могут привести к их гибели или изменчивости свойств. Факторы внешней среды принято делить на:

  1. физические;

  2. химические;

  3. биологические.

Температура

Жизнь организмов определяется температурой больше, чем каким-либо фактором внешней среды, в связи с тем, что все организмы построены из химических компонентов и все процессы жизни происходят на основе химических реакций, подчиненных законам термодинамики. Температура действует не только на скорость химических реакций, но также является причиной структурной перестройки протеинов, фазовых перемещений жиров, изменения структуры воды. Температурная амплитуда биохимической активности относительно мала в связи со специфическими свойствами биомолекул.

Витальная температурная зона, в пределах которой осуществляется активная жизнедеятельность микроорганизмов, за некоторым исключением, укладывается в рамки от 0o до 50-60o С. Нижняя граница активной жизнедеятельности микроорганизмов лимитируется, прежде всего, капельно-жидкой водой, постоянным потоком которой в клетке поддерживается трехмерность белковых молекул и других структурных носителей жизни и протекающие процессы ассимиляции и диссимиляции. Поэтому кристаллизация воды в омывающих жидкостях и клетках служит критическим порогом их жизни. Однако, если верхний порог витальной зоны, который определяется тепловой коагуляцией белков, довольно узок, то нижняя граница зоны жизнедеятельности более широка и «размыта», вследствие многих прямых и косвенных адаптаций к сохранению части воды в жидком состоянии, выработавшихся у организмов в процессе эволюции.

По отношению к температурным условиям микроорганизмы разделяют на мезофильные, психрофильные и термофильные. Деление бактерий на указанные группы довольно условно, так как температурные диапазоны их роста значительно перекрываются.

Большинство известных видов относится к мезофилам, у которых оптимальные температуры роста лежат между 3o С и 40o С, а температурный диапазон, в котором возможен рост находится между 10 и 45-50o.С.

Группу термофилов делят на 4 подгруппы:

1. Термотолерантные виды растут в пределах от 10 до 55 – 60o, оптимальная область лежит при 35 - 40o.

2. Факультативные термофилы имеют максимальную температуру роста между 50 и 65o, но способны также к размножению при комнатной температуре (20o). К облигатным термофилам относят виды, обнаруживающие способность расти при температурах около 70o и не растущие ниже 40o.

3. Обнаружены прокариоты, выделенные в подгруппу экстремальных термофилов. Для них характерны следующие температурные параметры: оптимум в области 80 –105o, минимальная граница роста 60o и выше, максимальная – до 110o. К экстримальным термофилам относятся организмы из группы архебактерий, не имеющие аналогов среди мезофилов, например представители родов Thermoproteus, Pyrococcus, Pyrodictium и др.

Организмы, способные образовывать тепло внутри своего тела с помощью различных физиологических и биохимических механизмов, называют эндотермными (эндотермы), а организмы, температура тела которых полностью зависит от температуры окружающей среды, т.е. определяется внешними источниками тепла – эктотермными (эктотермы).Поддержание постоянства метаболизма у эктотермных организмов при смене температуры обитания названо температурной компенсацией.

Влажность

Важнейшим фактором поддержания жизни в микробной клетке является вода, в растворах которой протекают все процессы, составляющие жизнь. При высушивании микроорганизмов часть клеток погибает. Клетки же, перенесшие высушивание, переходят в состояние анабиоза. Возможность сохранения бактериями жизнеспособности при высушивании определяется множеством факторов, в том числе зависит от температуры, рН, солевого состава среды и т.п. Обычно формы с мелкими клетками устойчивее, чем крупноклеточные формы; кокки устойчивее палочек. Клетки с толстой клеточной стенкой, в том числе большинство грамположительных бактерий, устойчивее к высушиванию, чем грамотрицательные бактерии и тем более микоплазмы. Особенно высокой устойчивостью к высушиванию характеризуются микобактерии, клетки которых окружены массивными клеточными стенками, содержащими большое количество липидов. Бактериальные цисты и споры устойчивее к высушиванию, чем вегетативные клетки.

При изготовлении биологических препаратов и сохранения чистых культур микроорганизмов пользуются методом лиофилизации (быстрое замораживание с последующим высушиванием под низким давлением).

Действие излучения

Солнечный свет может вызывать сильный антимикробный эффект. Так, более 99,9% клеток штамма Escherichia coli с нарушенными репарационными механизмами погибают после облучения солнечным светом в течение трех минут. При этом более 80% летальных повреждений связаны с действием света длиной волны менее 312 нм. Действие видимого света ответственно менее чем за 1% летальных повреждений. Видимый свет длиной волны 450 нм индуцирует замены пар оснований и мутации сдвига рамки у E. coli. Световые волны длиной 550 нм и особенно 410 нм вызывают фотолизис клеток Myxococcus xanthus.

Ультрафиолетовые лучи и ионизирующее излучение. Ближний ультрафиолет (УФ) – излучение с длинной волн 400 – 320 нм – даже в невысоких дозах оказывает на бактерий определенное действие.

Резистентность организма к солнечной радиации, как правило, соответствует его устойчивости к неионизирующему излучению от искусственных источников. ДНК интенсивно поглощает УФ в области 240 – 300 нм, т.е. в области среднего и дальнего УФ, с пиком поглощения в области 254 нм. Этим объясняется высокая мутагенная и летальная эффективность облучения средним и дальним УФ.

УФЛ широко применяются в производственной деятельности человека для обеззараживания воздуха помещений (родильные дома, операционные, животноводческие помещения, промышленные цеха производства антибиотиков, лабораторные боксы), воды, отходов производств. Ионизирующее излучение составляет определенный компонент естественной радиации, определяемый нестабильными изотопами, постоянно находящимися в почве, атмосферных осадках. В областях залегания радиоактивных минералов естественный фон радиации повышен. Изотопы могут попадать в живые организмы и тогда они подвергаются внутреннему облучению.

Ионизирующее излучение используется для стерилизации биопрепаратов, перевязочного материала, инструментов. Действие лазера вызывает у микроорганизмов в зависимости от дозы облучения изменения морфологических и биохимических свойств, вплоть до утраты жизнеспособности. Гибнут бактерии при воздействии лазера длинной волны около 700 нм с энергией 200 Дж. При этом происходит денатурация белка и повреждение нуклеиновых кислот.

Ультразвук

Поскольку бактерии обладают относительно малой массой и жесткой оболочкой, низкочастотные колебания (зона звуковых колебаний 100 – 10000 Гц) действует на них в очень слабой степени. Если же бактерии погрузить в жидкость, в которой распространяются высокочастотные колебания (т.е. ультразвук), то бактерии разрушаются и погибают. Ультразвуковые колебания обычно создают в жидкостях при помощи вибрирующих никелевых или кварцевых дисков. В результате ультразвукового воздействия наблюдаются биохимические и функциональные изменения, не приводящие к гибели организма. Так, под воздействием УЗ могут высвобождаться в клетке биологически активные вещества (витамины, ферменты и пр.), а также появляться нехарактерные микроорганизму ферменты

Ультразвук используют для получения отдельных клеточных компонентов, для изучения их структуры и функций, для стерилизации субстратов, повреждающихся при тепловой обработке.

Концентрация ионов водорода

Кислотность среды является важным фактором, определяющим существование в ней прокариот.

Для подавляющего большинства прокариот оптимальной является среда, близкая к нейтральной. Такие организмы называют нейтрофилами. однако рост многих нейтрофилов возможен в средах, значение рН которых лежит в диапазоне от 4 до 9. Типичными нейтрофилами являются штаммы Streptococcus faecalis и многие патогенные бактерии. Многие нейтрофилы способны расти или выживать при значениях рН, лежащих за пределами указанного диапазона. Такие прокариоты считаются кислото- или щелочеустойчивымитолерантными. К кислотоустойчивым относятся многие грибы, микобактерии. Щелочетолерантны, т.е. устойчивы к значениям рН близким к 9-10, многие из энтеробактерий. У некоторых видов бактерий адаптация к определенным значениям рН среды привела к тому, что оптимум рН для роста переместился в кислую (рН 4 и ниже) или щелочную (рН от 9 и выше) области. Такие прокариоты названы ацидо- или алкалофильными (кислото- или щелочелюбивыми) соответственно.


4. Генетика микроорганизмов


Рекомбинация генетического материала у прокариот.

Наследственную изменчивость у прокариотичских микроорганизмов вызывают рекомбинации генетического материала трех основных типов: конъюгация, трансформация и трансдукция.

Конъюгация предполагает непосредственный контакт клетки-донора и клетки-реципиента. Клетка-донор должна обладать так называемой половой плазмидой (F-фактором), который может быть автономен или интегрирован в хромосому. F-фактор обусловливает способность донорной клетки вступать в контакт с реципиентом, формировать половые F-пили и передавать генетический материал.

При интеграции F-фактора в хромосому такая передача осуществляется с высокой частотой (штаммы Hfr). Перенос генетического материала строго ориентирован: разрыв копии хромосомы и передача ДНК происходят в локусе 0 в пределах полового фактора. Скорость переноса в одинаковых условиях для определенного штамма постоянна. Обычно всей хромосоме не удается перейти в клетку-реципиент, так как контакт клеток очень нестабилен и часто прерывается до завершения перехода. Поскольку первым реципиенту передается всегда один и тот же специфичный для каждого штамма участок хромосомы, то частота передачи стоящих следом за ним генов позволяет расположить их по отношению к этому локусу и составить генетическую карту хромосомы.

Трансформацией называется процесс изменения свойств одних бактерий под влиянием экзогенной растворенной ДНК, выделенной из других бактерий. Для трансформации не нужна клетка-донор, а проникновение фрагментов ДНК зависит от физиологического состояния клетки-реципиента {компетентности). Только двуцепочечные фрагменты ДНК значительной молекулярной массы могут быть трансформирующими агентами. В геном сможет включиться ДНК с определенной степенью гомологии с ДНК реципиента.

Из одной бактериальной клетки в другую гены могут переноситься и в процессе трансдукции. При этом функцию векторов выполняют фаги, случайно захватывающие фрагмент бактериальной хромосомы в процессе формирования зрелых фаговых частиц. При заражении клетки-реципиента таким фагом в нее может включиться фрагмент ДНК другой клетки путем обмена по гомологичным участкам. Перенос генетического материала из клетки в клетку осуществляется также путем передачи векторных плазмид.

Явление диссоциации у прокариот.

Механизм этого явления еще не раскрыт полностью и на протяжении многих лет остается дискуссионным, однако в практике научных исследований с ним сталкивается практически каждый, кто работает с микроорганизмами. Явление диссоциации наблюдают, когда при рассеве чистой культуры на твердой среде развиваются колонии разной морфологии. На самом деле микробная популяция гетерогенна не только морфологически, но и затрагивает физиолого-биохимические и генетические признаки. Этот процесс имеет постоянный характер и более высокую частоту, чем спонтанные мутации. Наиболее часто образуются три морфотипа колоний: R - шероховатые, S - гладкие и М - слизистые. Первоначально это явление было отмечено у патогенных микроорганизмов - Salmonella, Shigella, Е. coli, и в связи с разными фазами протекания болезни было названо «вариацией фаз» (S - вирулентный вариант, преобладает в эпидемической фазе, R - в постэпидемической). Диссоциация безусловно связана с изменениями в геноме. Колонии разных морфотипов, отличающиеся по диаметру, содержат одинаковое количество по-разному упакованных клеток. В природных местообитаниях обычно наблюдается преобладание какого-то из диссоциантов, по при этом присутствуют все три из них.

Диссоциация обычно выявляется не на любой плотной среде, а только на среде, богатой углеводами. Различия в клеточных оболочках (капсула + клеточная стенка) обусловливают весь спектр различий физиолого-биохимических признаков диссоциантов. Такие параметры, как скорость роста и выделение продуктов, устойчивость к токсическим веществам, зависят от скоростей поглощения и экскреции веществ, активности мембранных ферментов, которые, в свою очередь, подвержены влиянию изменений в клеточных оболочках.

Явление диссоциации следует учитывать в микробиологических производствах, так как при длительном культивировании медленно растущие варианты вытесняются быстро растущими, но, как правило, менее активными диссоциантами. К тому же диссоцианты могут синтезировать разное количество биологически активных веществ, спектр которых может различаться. Учет гетерогенности популяции позволяет прогнозировать повеление ряда патогенных микроорганизмов в природных местообитаниях. Так, вирулентность популяции фитопатогенных псевдомонад зависит от погодных условий. В сухую погоду способность к заражению растений понижена из-за преобладания в популяции авирулентного R-варианта, более устойчивого к понижению активности воды.

Условия культивирования и хранения продуцента существенно влияют на состав его популяции. Большая устойчивость одного из диссоциантов к какому-либо фактору может привести к полной смене состава популяции к концу инкубационного периода. процесса диссоциации имеют прогностическую ценность и возможность управлять течением процесса.

По систематическому положению диссоциаиты определяются как один вид.

Таким образом, можно сказать, что диссоциация - это адаптация к меняющимся условиям среды на уровне популяции.

Показано, что в диссоциации изученных микроорганизмов могут быть задействованы все генетические процессы - трансформация, трансдукция, фаговая конверсия, мигрирующие генетические элементы (умеренные фаги, плазмиды, транспозоны).

Для стабилизации синтеза биологически активных веществ в промышленности необходимо:

  1. получить недиссоциирующий клон;

  2. постоянно вести стабилизирующий отбор;

  3. соблюдать оптимальные условия хранения;

  4. соблюдать оптимальные для высокопродуктивного диссоцианту условия роста.


5. Основы санитарной микробиологии


Санитарная микробиология не ограничивается изучением патогенных микробов и вирусов, являющихся непосредственными возбудителями тех или иных заболеваний. Она изучает и другие микроорганизмы, содержащиеся в окружающей среде и способные поражать животных, а также вызывать порчу пищевых продуктов.

Санитарная микробиология как наука базируется на основных положениях общей микробиологии, на достижениях медицинской, ветеринарной, технической и сельскохозяйственной микробиологии, а также эпидемиологии, эпизоотологии, гигиены, зоогигиены и иммунологии.

Особенностью санитарно-микробиологической оценки внешней среды является одновременный учет, как количественных показателей микрофлоры, так и показателей, характеризующих ее состояние, тогда как медицинская и ветеринарная микробиология при диагностическом исследовании материала, получаемого от людей и животных, обычно ограничивается обнаружением возбудителя в тканях организма или в выделениях больного.

Задачи санитарной микробиологии в мясной и молочной промышленности могут быть сформулированы следующим образом: разработка и оценка методов обнаружения патогенных микроорганизмов в мясных и молочных продуктах; разработка норм предельно допустимого бактериального обсеменения мясных и молочных продуктов; санитарно-микробиологический контроль качества сырья, полуфабрикатов, готовой продукции, а также их производства на всех этапах технологического процесса.

Пищевые продукты почти всегда в значительной степени обсеменены различными бактериями. Поэтому при исследовании их приходится учитывать нормальное течение микробиологических процессов и те возможные изменения, которые вызывает в продукте необычная для него микрофлора, попадающая при нарушении условий выработки и хранения продукта.

Санитарно-микробиологический анализ продукта должен выявить возникшие в нем изменения и дать рекомендации для объективного заключения о пригодности исследуемого продукта для употребления или его опасности для человека. Исследуемые продукты (объекты) обычно оценивают по результатам ряда санитарно-микробиологических тестов с учетом органолептических, биохимических и других показателей.

Микрофлора внешней среды представлена главным образом сапрофитами. Микроорганизмы, потенциально опасные для человека, составляют 1:30000 часть известных на нашей планете микроскопических существ, но с гигиенической точки зрения они являются одним из самых важных, постоянно действующих неблагоприятных факторов внешнего мира.

Знание вопросов, изучаемых санитарной микробиологией, необходимо в практической деятельности не только санитарных врачей, осуществляющих контроль качества продуктов животного происхождения, но и технологов, производящих эти продукты и биологические активные препараты, получаемые из эндокринно-ферментного сырья убойных животных.

Возможное загрязнение внешней среды патогенными микробами определяют на основании косвенного показателя - обнаружения так называемых санитарно-показательных микробов: кишечных палочек, зеленящих и гемолитических стрептококков и стафилококков. Присутствие санитарно-показательных микробов в объектах внешней среды указывает на зараженность их выделениями человеческого организма. Кишечная палочка, будучи постоянным представителем нормальной микрофлоры кишечника человека, является показателем фекального загрязнения. На загрязненность кишечными палочками исследуют воду, почву, пищевые продукты. Санитарно-показательными бактериями, указывающими на фекальное загрязнение объектов внешней среды, принято считать все цитратотрицательные грамнегативные бактерии, ферментирующие с образованием кислоты и газа лактозу, глюкозу, маннит, мальтозу и в некоторых случаях сахарозу. Интенсивность фекального загрязнения объектов внешней среды характеризуется двумя показателями: коли-титром и коли-индексом. Под титром подразумевается наименьшее количество исследуемого материала (выраженное в миллилитрах или граммах), в котором обнаруживается кишечная палочка. Коли-индекс - количество особей кишечной палочки, найденное в 1 л жидкости или 1 г плотного вещества. Установив коли-титр исследуемого вещества, можно произвести пересчет на коли-индекс и наоборот. Для перевода коли-титра в коли-индекс необходимо 1000 разделить на число, выражающее коли-титр.

Стрептококки и стафилококки, постоянно обитающие на слизистых оболочках полости рта и верхних дыхательных путей, являются индикаторами обсеменения воздушной среды микрофлорой дыхательных путей.

Чем выше концентрация санитарно-показательных микробов в исследуемом материале, тем больше он загрязнен выделениями человеческого организма и тем вероятнее в нем содержание патогенных микробов - возбудителей инфекционных заболеваний.

При определении общей микробной обсемененности воды, воздуха, пищевых продуктов необходимо учитывать исключительную динамичность этих объектов, неравномерность распределения микробов в них, а также возможность взаимного обмена между микрофлорой указанных объектов. В санитарно-бактериологических лабораториях для количественного учета микроорганизмов применяют в основном прямой подсчет микроорганизмов и определение микробного числа. Реже используют титрационный посев (метод предельных разведений).

Прямой подсчет микроорганизмов. С помощью этого метода учитывают общее количество живых и мертвых клеток. Метод простой и доступный для использования в санитарно-бактериологических лабораториях, но имеет следующие недостатки. С помощью этого метода трудно различить микроорганизмы и инородные частицы, точно определить количество микроорганизмов, так как они часто образуют большие скопления, неразбивающиеся конгломераты (комочки), невозможно дифференцировать живые микроорганизмы и мертвые, хотя санитарное значение живых и мертвых бактерий неодинаково.

Микробное число. Этот метод позволяет учитывать только живые микроорганизмы. Микробным числом называют количество колоний, которые вырастают на мясопептонном агаре (МПА) при посеве 1 мл или 1 г субстрата и культивировании при 37°С в течение 24-48 ч (или при 22°С 72 ч).

Титрационный посев (метод предельных разведений). Его применяют при исследовании объектов, микрофлора которых сравнительно однородна (сыры, кисломолочные продукты). При этом используют среды, наиболее пригодные для развития преобладающих видов микробов.


6. Понятие об инфекционном процессе


Паразитом называется организм, поселившийся в другом животном организме (или на нем) и питающийся его веществами. Их взаимодействие может причинять хозяину вред или достигает баланса, обеспечивающего выживание, рост и размножение обоих организмов. Во многих случаях это взаимодействие не ведет к развитию болезни, а проявляется в виде латентной или субклинической инфекции. Результат взаимоотношений зависит от способности паразита проникать, поселяться в организме хозяина и вызывать его повреждение, а также от защитных механизмов хозяина. Если воздействие паразита на хозяина достигает значительной степени, то это ведет к возникновению болезни и паразит выступает в роли возбудителя инфекции.

Инфекция (infectio - заражение) - это исторически сложившийся процесс взаимодействия возбудителя с организмом в конкретных условиях внешней среды. Возникновение и развитие инфекции зависит от свойств возбудителя - инвазивности, патогенности, токсигенности, и макроорганизма - наследственности, возраста, типа обмена веществ, естественной и искусственной резистентности. Наиболее яркая форма проявления этого процесса - инфекционная болезнь, которая обусловлена патологическими процессами, вызванными действием возбудителя, и характеризуется определенной клинической картиной.

Основные этапы возникновения инфекции в организме животных: проникновение возбудителя в организм; закрепление и размножение его в организме. Входными воротами инфекции чаще всего являются дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт, поврежденные или нетравмированные участки слизистых оболочек и кожи. К числу компонентов, определяющих способность микроорганизма прикрепляться к поверхности клеток, относятся липотейховые кислоты стрептококков группы А, поверхностные белковые и полисахаридные вещества.

Иногда микроорганизмы пассивно вносятся в организм хозяина членистоногими и проникают непосредственно в лимфатические или кровеносные сосуды. На эпителии дыхательных путей, кишечного тракта и влагалища имеется значительное количество микроорганизмов, которые в совокупности называют нормальной микрофлорой. Каждый из видов эпителия имеет свою собственную типичную микрофлору. Нормальная микрофлора представляет собой прочный барьер для посторонних болезнетворных микроорганизмов, так как конкурирует с ними за питательные вещества и образует продукты, подавляющие рост болезнетворных бактерий, например, органические кислоты. Сами слизистые оболочки также секретируют антибактериальные вещества, в том числе жирные кислоты, лизоцим, иммуноглобулины.

Чтобы закрепиться на слизистой оболочке, болезнетворный микроорганизм должен преодолевать все защитные барьеры. Опыты с безмикробными животными подтвердили защитную роль нормальной микрофлоры: она служит предупреждению инфекции.

Механизм проникновения болезнетворного микроорганизма внутрь клеток, основан на диффузии внеклеточного микробиального вещества, разрушающего поверхностные структуры и стимулирующего активность некоторых клеток, подобную фагоцитозу.

Некоторые микроорганизмы проникают внутрь эпителиальной клетки слизистых оболочек через участки цитоплазматической мембраны, вызывая гибель клеток и образование дефектов в слизистых.

Проникающий возбудитель может элиминироваться защитными силами организма или закрепиться и размножиться в нем. Это зависит от ряда факторов, в том числе от способности возбудителя подавлять защитные механизмы организма. Патогенные факторы возбудителя и биохимические особенности тканей, где он локализуется, во многом предопределяют исход взаимодействия.

Инфекционный процесс - это комплекс взаимных приспособительных реакций в ответ на внедрение и размножение патогенного микроорганизма в макроорганизме, направленных на восстановление нарушенного гомеостаза и биологического равновесия с окружающей средой. В инфекционном процессе имеются три участника: микроорганизм, макроорганизм, окружающая среда. Инфекционный процесс имеет широкий диапазон проявлений - от бессимптомного носительства до тяжелых форм инфекционной болезни. У человека вызвать инфекционный процесс способна лишь 1/30000 часть представителей микробного мира.

Способность микроорганизмов (вирусов, хламидий, микоплазм, риккетсий, бактерий, грибов) вызывать инфекционный процесс обусловлена двумя основными характеристиками: патогенностью и вирулентностью.

Патогенность - видовое свойство микроорганизма, которое характеризует его способность проникать в организм человека или животного, использовать его как среду своей жизнедеятельности и размножения и вызывать патологические изменения в органах и тканях с нарушением их физиологических функций.

Вирулентность - это свойство конкретного штамма патогенного микроорганизма, характеризующее степень (меру) его патогенности. По степени патогенности микроорганизмы разделяют на 3 группы: сапрофиты, условно-патогенные и патогенные. Однако подобное деление относительно, так как не учитывает особенностей макроорганизма и условий окружающей среды. Например, некоторые сапрофиты: легионеллы, сарцины, лактобактерии - при определенных условиях (иммунодефицит, нарушение барьерных защитных механизмов) могут вызывать инфекцию. В то же время даже высокопатогенные микроорганизмы (возбудитель чумы, брюшного тифа и др.), попадая в иммунный организм, не вызывают инфекционного процесса.

Большая группа микроорганизмов относится к условно-патогенным. Как правило, это микроорганизмы, обитающие па наружных покровах (кожа, слизистые оболочки) и способные вызывать инфекционный процесс лишь при снижении резистентности макроорганизма. К патогенным относятся микроорганизмы, которые, как правило, вызывают инфекционный процесс. Есть микроорганизмы, патогенные только для человека (менингококк), для человека и животных (сальмонеллы, хламидии и др.) и только для животных.

Патогенность обусловлена определенными свойствами микроорганизма, в частности инвазивностью, т.е. способностью преодолевать защитные барьеры: кожу, слизистые оболочки - в результате активного продвижения (например, с помощью жгутиков), наличия ферментов, повреждающих клеточные мембраны (гиалуронидаза, нейраминидаза, фибринолизин, коллагеназа). Существенное значение имеет способность к адгезии, фиксации на поверхности клеточных мембран. К факторам патогенности следует отнести капсулу, которая препятствует фагоцитозу. Важным фактором патогенности является способность многих микроорганизмов (например, бактерий, вирусов, риккетсий) к внутриклеточному паразитированию. Находясь внутри клетки, микроорганизмы подавляют литические ферменты, размножаются. Они не подвергаются действию специфических и неспецифических факторов защиты - антител, лизоцима, комплемента и др. В то же время клетки, фагоцитирующие микроорганизмы (макро- и микрофаги). способны мигрировать и тем самым могут быть фактором распространения патогенных микроорганизмов.

Патогенные свойства микроорганизмов наряду с указанными ферментами в значительной степени обусловлены различными токсическими субстанциями, образуемыми микроорганизмами, прежде всего экзо- и эндотоксинами. Экзотоксины образуются и выделяются микроорганизмами в процессе жизнедеятельности, обычно имеют белковую природу и оказывают специфическое действие. Эта специфичность в значительной степени определяет патофизиологию и патоморфологию инфекционного процесса, а при развитии инфекционной болезни - ее клиническую картину. Способностью к образованию экзотоксинов обладают возбудители ботулизма, столбняка, дифтерии, холерный вибрион, некоторые шигеллы и др. Выделение эндотоксинов, которые представляют собой липополисахариды клеточной мембраны, свойственно грамотрицательным микроорганизмам (сальмонеллы, шигеллы, менингококк и др.). Они освобождаются при разрушении микробной клетки, оказывают токсическое действие, взаимодействуя со специфическими рецепторами мембраны клеток макроорганизма, и разностороннее и малоспецифическое воздействие на макроорганизм. Вирусы, реккетсии, хламидии, микоплазмы содержат, кроме того, токсины, отличающиеся по составу от экзо- и эндотоксинов.

Вирулентные свойства микроорганизмов варьируют в широких пределах. Многие микроорганизмы при определенных условиях способны резко снижать свою вирулентность и вызывать легко протекающий инфекционный процесс и формирование иммунитета. Это свойство микроорганизмов широко используется для создания живых вакцин. С другой стороны, методами селекции можно получать высоковирулентные штаммы микроорганизмов.

Существенное значение для формирования инфекционного процесса и степени выраженности клинических проявлений имеют инфицирующая доза, а также путь проникновения возбудителя в макроорганизм.

К защитным механизмам относятся: наружные барьеры (кожа, слизистые оболочки глаз, дыхательных путей, желудочно-кишечного тракта и половых органов), внутренние (гистиогемоцитарные) барьеры, клеточные и гуморальные (неспецифические и специфические) механизмы.

Кожа является непреодолимым механическим барьером для большинства микроорганизмов; кроме того, секрет потовых желез содержит лизоцим, бактерицидный в отношении ряда микроорганизмов. Слизистые оболочки также являются механическим барьером на пути распространения микроорганизмов, их секрет содержит секреторные иммуноглобулины, лизоцим, фагоцитирующие клетки. Бактерицидным свойством обладает слизистая оболочка желудка, выделяющая соляную кислоты. Поэтому кишечные инфекции чаще наблюдаются у людей с пониженной кислотностью желудочного сока или при попадании возбудителей в межсекреторный период, когда содержание соляной кислоты минимальное. Нормальная микрофлора кожи и слизистых оболочек также оказывает выраженное антагонистическое действие в отношении многих патогенных микроорганизмов. Из гистогематических барьеров наиболее сильным защитным свойством обладает гематоэнцефалический барьер (ГЭБ), поэтому в вещество мозга микроорганизмы проникают относительно редко.


Использованная литература


Основная:

  1. Шлегель Г. Общая микробиология. М., 1987 . 567 с.

  2. Мишустин Е.М., Емцев Е.Т. Микробиология. М., 1987, 391 с.

  3. Гусев М. В. Микробиология. М. МГУ. 1992. 448 с.

  4. Стейниер Р., Эдельберг Э., Ингрем Д. Мир микробов в 3-х томах. М. Мир . 1979.

  5. Сюрин В.Н. и др. Ветеринарная вирусология. М., Агропромиздат, 1991.

  6. Мукашева Т.Д. Практические занятия по микробиологии. Алматы: Изд-во КазГУ, 1991.

  7. Троценко Н.И. и др. Практикум по ветеринарной вирусологии. М., Агропромиздат, 1992.


Дополнительная:

  1. Бекер М. Е. Введение в биотехнологию. М., 1987, 231 с.

  2. Готтшлак Г.А. Метаболизм бактерий. М., 1982, 310 с.

  3. Дебабов В.Г. Современные методы создания промышленных штаммов микроорганизмов. М. Высшая школа , 1987.

  4. Лурия С. и др. Общая вирусология. М., 1981, 680 с.

Добавить документ в свой блог или на сайт
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:

Похожие:

Научно-образовательный комплекс специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов» опорные конспекты лекций по дисциплине «Микробиология» для студентов 2 курса специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов» iconНаучно-образовательный комплекс по специальности 050701 «Биотехнология» опорные конспекты лекций по дисциплине

Научно-образовательный комплекс специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов» опорные конспекты лекций по дисциплине «Микробиология» для студентов 2 курса специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов» iconРабочая программа по дисциплине дс. 07 «Физиолого-биохимические основы разработки продуктов детского и функционального питания» для специальности 271400 Технология

Научно-образовательный комплекс специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов» опорные конспекты лекций по дисциплине «Микробиология» для студентов 2 курса специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов» iconКонспект лекций по курсу технология лекаственных форм и галеновых препаратов для студентов специальности «Технология фармацевтических препаратов»

Научно-образовательный комплекс специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов» опорные конспекты лекций по дисциплине «Микробиология» для студентов 2 курса специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов» iconЛекций по дисциплине «Токсикология» для студентов IV курса по специальности «Фармация» на осенний семестр 2012 2013 учебного года

Научно-образовательный комплекс специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов» опорные конспекты лекций по дисциплине «Микробиология» для студентов 2 курса специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов» iconМетодическое пособие по дисциплине «микробиология, иммунология» для студентов специальности «зоотехния» атф предисловие

Научно-образовательный комплекс специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов» опорные конспекты лекций по дисциплине «Микробиология» для студентов 2 курса специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов» iconОпорный конспект лекций по дисциплине «Биотехнология растений» для студентов специальности 050701 «Биотехнология» очной формы обучения

Научно-образовательный комплекс специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов» опорные конспекты лекций по дисциплине «Микробиология» для студентов 2 курса специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов» iconПримеры тестовых заданий к курсовому экзамену по дисциплине «Гигиена с основами экологии человека, вг» для студентов 4 курса специальности 040100 – Лечебное дело

Научно-образовательный комплекс специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов» опорные конспекты лекций по дисциплине «Микробиология» для студентов 2 курса специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов» iconПрограмма, методические указания и задания домашней контрольной работы №1 для учащихся заочного отделения по специальности 2-46 01 31 «Технология лесопромышленных производств»

Научно-образовательный комплекс специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов» опорные конспекты лекций по дисциплине «Микробиология» для студентов 2 курса специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов» iconУчебное пособие для внеаудиторной работы студентов 3 курса обучающихся по специальности

Научно-образовательный комплекс специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов» опорные конспекты лекций по дисциплине «Микробиология» для студентов 2 курса специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов» iconРабочая программа по дисциплине «эпидемиология, вэ» для студентов, обучающихся по специальности 060101 лечебное дело

Поместите кнопку у себя на сайте:
Образование


База данных защищена авторским правом ©cow-leech 2000-2013
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
COW-LEECH.RU