Биологическая характеристика escherichia

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования

«ПОЛЕССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА БИОТЕХНОЛОГИИ

 

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ESCHERICHIA

Курсовая работа

 

 

Специальность 1-31 01 01 Биология (по направлению)

направление специальности 1-31 01 01-03 Биология (биотехнология)

 

Исполнитель:

Студент 4 курса 1141411 группы

Дневной формы обучения                           Щегрикович Анна Михайловна

 

Научный руководитель:

Кандидат с.-х. наук,

доцент кафедры биологии                           Курепин Александр Александрович                                                                                   

                                                               

 

 

ПИНСК 2015

РЕФЕРАТ

 

Полный объем курсовой работы составляет 43 листа. Использовано 24 источника литературы.

Ключевые слова: Esherihia coli, Т. Эшерих, эшерихиоз, О-, Н- и К-антигены, патогенность, иммунитет, иммунопрофилактика, антибиотики, морфология клетки, методы окраски, эндо- и энтеротоксины. 

Цель работы: рассмотрение биологических свойств эшерихий на примере E. сoli.

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………….	4
ГЛАВА 1. ХАРАКТЕРИСТИКА РОДА ESCHERICHIA …………………	6
1.1 История открытия …………………………………………………….	6
1.2 Виды, патогенность видов, распространенность …………………..	7
1.3 Устойчивость во внешней  среде, в организме ……………………..	9
ГЛАВА 2. МОРФОЛОГИЯ РОДА ESCHERIHIA ………………………..	12
2.1 Форма, размер, подвижность, споры, капсулы …………………….	12
2.2 Методы окраски, специальные  методы окраски E. сoli ……………	14
2.3 Специальный метод окраски E. сoli ………………………………..	16
ГЛАВА 3. КУЛЬТУРАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ……………………………..	20
ГЛАВА 4. АНТИГЕННАЯ СТРУКТУРА И ФАКТОРЫ ПАТОГЕННОСТИ …………………………………………………………..	21
4.1 Антигены, вариабельность ………………………………………….	21
4.2 Токсины (экзо-, эндотоксины) ………………………………………	23
4.3 Практическое значение E. coli ………………………………………	24
ГЛАВА 5. ИММУНИТЕТ И ИММУНОПРОФИЛАКТИКА …………….	28
5.1 Вид, стойкость иммунитета …………………………………………	28
5.2 Активная и пассивная  профилактика. Специфические лечебные  средства ………………………………………………………………………	31
ГЛАВА 6. ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ К АНТИБИОТИКАМ И ДЕЗОСРЕДСТВАМ …………………………………………………………	35
6.1 Эффективные группы  антибиотиков ………………………………..	35
6.2 Методы уничтожения  на поверхности, в продуктах питания ……..	36
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………..	38
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ……………………….	40

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В последние годы, благодаря работам отечественных и зарубежных исследователей, расширилось представление об этиологическом значении бактерий семейства Enterobacteriaceae в патологии животных и человека. Представители этого семейства широко распространены в природе и большинство из них являются нормальной микрофлорой желудочно-кишечного тракта животных и человека. Однако, среди этих микроорганизмов имеются патогенные варианты, способные вызывать у животных и людей как самостоятельные заболевания (эшерихиоз, сальмонеллез, иерсиниоз, клебсиеллез и др.), так и различные воспалительные процессы (нагноение ран, абсцессы, маститы, эндометриты, менингиты, пневмонии, сепсис и т.п.), пищевые и кормовые токсикозы и токсикоинфекции и др. Особого внимания заслуживают работы разных исследователей по изучению роли этих микроорганизмов в этиологии инфекционной диареи молодняка животных [1].

Однако, следует отметить, что некоторые из энтеробактерий остаются мало или совсем не изученными в отношении этиопатогенетической роли для животных. Бактерии вида Е. coli являются наиболее изученными представителями семейства энтеробактерий и наиболее частыми возбудителями инфекционных заболеваний желудочно-кишечного тракта у животных и человека, известных как колибактериоз, эшерихиоз, колиинфекция, колидиарея и др.

Таким образом, изучение особенностей биологии и экологии эшерихий остается актуальной проблемой современной микробиологии. В связи с выше изложенным целью работы является рассмотрение биологических свойств эшерихий на примере наиболее распространенного штамма E. Coli.

Для достижения этой цели требовалось решение ряда задач:

1. Дать характеристику рода Escherihia, а именно раскрыть историю открытия рода, его патогенность и распространенность, устойчивость во внешней среде и в организме человека и животных;
2. Раскрыть морфологию рода (форма, размер и подвижность бактериальной клетки, образование капсул и спор), описать общие и специальные методы окраски;
3. Раскрыть культуральные свойства эшерихий – отношение к кислороду, оптимальные условия роста, типы роста на различных питательных средах;
4. Охарактеризовать антигенную структуру рода и его патогенность;
5. Определить виды иммунитета к данному роду, описать способы активной и пассивной профилактики;
6. Раскрыть чувствительность эшерихий к различным антибиотикам и дезосредствам.

 

 

ГЛАВА 1.

ХАРАКТЕРИСТИКА РОДА ESCHERICHIA

 

1.1 История открытия

 

История изучения энтеробактерий насчитывает более 180 лет (со времени выделения Serratia marcences). Основанием для выделения этой многочисленной группы микроорганизмов в самостоятельное семейство послужили фундаментальные исследования основателей бактериологии: Луи Пастера, Роберта Коха, Ру, Эмиля, И.И. Мечникова, Китазато и др.

Семейство Enterobacteriaceae объединяет большое количество бактерий, относящихся к различным родам и видам, для которых присущи общие морфологические, тинкториальные, культуральные, а также определенные ферментативные и генетические признаки.

Множество представителей семейства являются частью нормальной микробиоты кишечника и могут быть найдены в кишечнике человека и других животных, тогда как остальные обитают в почве, воде или паразитируют на различных растениях и животных. Лучше всего изучена кишечная палочка – важнейший модельный организм, использующийся в генетике, молекулярной биологии из-за высокой изученности её генетики и биохимии.

Энтеробактерии – факультативные анаэробы и ферментируют углеводы с образованием муравьиной кислоты и других конечных продуктов (так называемое формиатное брожение). Некоторые энтеробактерии могут разлагать лактозу. Большинство имеет жгутики для передвижения. Не образуют спор.

Род Escherichia представлен только одним видом бактерий – Е. coli, но  объединяет множество вариантов. Разновидности кишечной палочки отличаются по биологическим свойствам, у них могут быть разные наборы ферментов (биовары) и разная антигенная структура (серовары).

Кишечная палочка впервые выделена в 1888 г. Эшерихом из испражнений человека и названа по его имени[1].

 

 

1.2 Виды, патогенность видов, распространенность

 

В новом издании систематики бактерий семейство Enterobacteriaceae помещено в один класс с вибрионами, а также с 10 другими родами грамотрицательных бактерий, среди которых – гемофилы, пастереллы, ногушии и др., а также бактерии-симбионты или паразиты простейших. Семейство разделено на 5 основных триб: Escherichirae, Klebsielleae, Proteae, Yersinieae, Eriwinieae. Последние являются паразитами преимущественно растений.

В состав первой трибы (Escherichieae) входят паразиты кишечника, не патогенные или условно-патогенные (Escherichia, Edwardsiella, Citrobacter) и патогенные (Salmonella, Shigella). Хотя древними предками энтеробактерий являлись почвенные бактерии, однако они уже давно приспособились к паразитированию в кишечнике животных, преимущественно – теплокровных, так как для своего метаболизма они могут использовать большое число сравнительно простых органических соединений – органические кислоты, в том числе аминокислоты, углеводы. Генетически они представляют собой родственную группу, в связи с чем возможно образование хромосомных гибридов между эшерихиями, сальмонеллами и шигеллами. Генетические карты представителей этих родов также близки между собой. Наконец, для рассматриваемой группы бактерий характерно наличие у них экстрахромосомных факторов наследственности – эписом или плазмид, включая половой фактор, или фактор фертильности (F), и фактор резистентности (R) к антибиотикам.

Для систематики видов этого семейства большое значение имели исследования Ф. Кауфмана, разработавшего классификацию сальмонелл на основе соматических (О) и поверхностных (Н) антигенов.

По характеристике О-антигенов часть Escherichia coli (Е. coli) приближается к шигеллам, часть – к сальмонеллам. В соответствии с данными В. Н. Юинга, В. Д. Тимакова и В. Г. Петровской, семейство Enterobacteriaceae образует 4 группы:

1) Shigella–Escherichia;

2) Salmonella–Arizona, Citrobacter;

3) Klebsiella–Enterobacter, Serratia;

4) Proteus–Providensia.

Дана следующая группировка родов:

1) Escherichia, Salmonella, Shigella, а также Arizona и Citrobacter (большей частью патогенные или условно-патогенные паразиты);

2) Enterobacter, Serratia, Erwinia, а также Klebsiella и Hafnia (паразиты дыхательных путей, почвенные бактерии, возбудители болезней растений); 3) Proteus, а также Providencia (бактерии гниющих отбросов, условно- или безусловно-патогенные паразиты);

4) Yersinia (возбудитель чумы)[2].

Вид Escherichia coli включает в себя множество разновидностей. Каждая эшерихия имеет антигены – капсульный, который обозначается буквой «К», соматический — «О», жгутиковый – «Н». В советские времена и, по традиции, до сих пор на постсоветском пространстве разновидности (серовары) Escherichia coli принято обозначать по соматическому и капсульному антигену. Нарпимер, Escherichia coli О26 : К60, тогда как в западной систематике та же самая эшерихия будет обозначаться Е. coli О26 : Н2. 

Наряду с большим количеством полезных для организма сероваров Escherichia coli существует около полутора сотен патогенных. 

Патогенные E. Coli подразделяют на 4 группы:

1. энтеропатогенные (английское сокращение –EPEC),
2. энетротоксигенные (ETEC),
3. энтероинвазивные (EIEC)
4. энтерогеморрагические (EHEC или VTEC)[3].

 

 

1.3 Устойчивость во внешней среде, в организме

 

Кишечная палочка является довольно распространенным микроорганизмом, вызывающим многочисленные проблемы пищеварительного тракта, мочевыделительной и половой систем у человека, обладающая способностью присутствовать на кожных покровах и слизистых оболочках различных систем организма как вариант нормы.

Кишечная палочка – грамотрицательная палочковидная бактерия, широко встречается в нижней части кишечника теплокровных организмов. Большинство штаммов E. Coli являются безвредными, однако серотип O157: H7 может вызывать тяжёлые пищевые отравления у людей. Безвредные штаммы являются частью нормальной флоры кишечника человека и животных. Кишечная палочка приносит пользу организму хозяина, например, синтезируя витамин K, а также предотвращая развитие патогенных микроорганизмов в кишечнике[4].

Устойчивость E.coli к воздействию внешних факторов – обычная для аспорогенных бактерий. Во внешней среде (воде, почве) она выживает в зависимости от конкретных условий в течение нескольких месяцев. При нагревании во взвесях погибает при 55° через час, при 60° – через 15 мин, в 1% растворе фенола – через 10 мин, в растворе сулемы 1:1000 – через 2 мин. Технологические температурные режимы в 68-72°С, используемые в большинстве случаев при приготовлении пищевых продуктов, инактивируют (убивают) E.coli. В литературе имеются данные о том, что эти микроорганизмы размножаются в мясе и молоке при температуре 3-5°С (условия холодильника). Они обладают и длительной устойчивостью (до 12 месяцев) к минусовым температурам (-18°С.. .-20°С).

Кишечная палочка обладает избирательной чувствительностью к бриллиантовому зелёному и солям тетратионовой кислоты. На этом основано применение ряда селективных сред. Многие штаммы E.coli высокочувствительны к мономицину, канамицину, гентамицину; менее чувствительны к тетрациклинам, стрептомицину, пенициллину, нитрофурановым и сульфаниламидным препаратам[5].

Кишечная палочка хорошо сохраняется во внешней среде, в воде, в почве. В почве они сохраняют жизнеспособность от 6 до 11 месяцев, в воде до 300 дней.

Губительно действуют многие дезинфицирующие вещества: 2% раствор активного хлора, 2,5% раствор формальдегида, 2% раствор гидроокиси натрия, 3% раствор однохлористого йода, 3% раствор лизола, 5% раствор фенола.

Энтерогеморрагические Escherichia coli O157:H7 проявляют высокую для энтеробактерий устойчивость к неблагоприятным факторам, в том числе к низкому рН (рН 2), что не только способствует их выживанию и размножению в различных продуктах, но и, вероятно, делает малоэффективным кислотный барьер желудка человека и животных, из-за чего заражающая доза очень мала (несколько сотен клеток).

В последние годы отмечается тенденция к повышению устойчивости многих патогенных эшерихий к антибиотикам. Это связано как с природной устойчивостью энтеробактерий к определенным препаратам: так и с проявлением одной из форм изменчивости микроорганизмов – адаптацией, в результате которой происходит селекция антибиотикорезистентных штаммов. Этому способствует бесконтрольное использование кормовых антибиотиков в хозяйствах и бессистемное применение антимикробных препаратов с несоблюдением дозировок и схем лечения[6].

 

ГЛАВА 2.

МОРФОЛОГИЯ РОДА ESCHERIHIA

 

2.1 Форма, размер, подвижность, споры, капсулы

 

E. coli представляют собой палочки с закругленными концами длиной 2-3 мк и шириной 0,6 мк. Спор и капсул не образуют. Грамотрицательны. Некоторые расы подвижны и снабжены перитризональными жгутиками. Хорошо размножаются на обычных питательных средах. Колонии белые, гладкие, блестящие, плоские или слегка выпуклые. Оптимальная температура роста 30—37°. Хорошо растут на обычных питательных средах. По антигенной структуре подразделяются приблизительно на 135 групп. Обитают в кишечном тракте человека и животных. Условно патогенны.