Предмет микробиологии. Роль микробиологии в работе провизора

1  Предмет микробиологии. Роль микробиологии в работе провизора

Микробиология (micros – малый, bios – жизнь, logos – наука, учение) – наука, которая изучает жизнь самых малых существ – микробов, невидимых невооруженным глазом. К микробам относят организмы растительной (бактерии, грибы) и животной (простейшие) природы, а также вирусы и прионы. О существовании микробов человечество узнало еще в 17 веке, но проникнуть внутрь бактериальной клетки оказалось возможным только в 20-м столетии, когда был открыт электронный микроскоп.

Микробы распространены повсеместно, они присутствуют в почве, воде, воздухе, лекарствах, организме человека и составляют самую многочисленную группу существ. От их деятельности во многом зависит жизнь на Земле. Большинство из них являются безвредными (или полезными) – это сапрофиты. Некоторые вызывают заболевания человека, животных, растений – это патогенные микробы.

Медицинская микробиология изучает микроорганизмов, вызывающих заболевания у человека. Она состоит из 3 частей:

1. Общая – изучает общие закономерности жизни микробов: морфологию; физиологию; распространение и роль микробов в природе; влияние на микроорганизмы внешних факторов (физических, химических и др.), генетику микроорганизмов, микробную контаминацию лекарств.

2. Учение об инфекции и иммунитете – изучает взаимоотношения между патогенными микробами и организмом человека.

3. Частная – изучает возбудителей отдельных инфекций.

Роль микробиологии в работе провизора

Знание микробиологии необходимо для соблюдения санитарно-эпидемиологического режима при изготовлении лекарств, их хранении и реализации, оценки качества готовой продукции и контроля, выявления признаков микробной порчи лекарств и лекарственного сырья, понимания механизмов действия химиотерапевтических препаратов, дезинфектантов.

История науки

Различают 5 периодов.

Эвристический. Заразные или инфекционные болезни были известны в глубокой древности. Не имея возможности увидеть микробов, исследователи предполагали живую природу заболевания, так называемые «животные контагии», передающие инфекции. В это период была описана клиническая картина многих инфекционных заболеваний.

Морфологический (XVII-XIXвв). В это период были впервые открыты микробы. Голландский исследователь Антонио Ван Левенгук впервые сконструировал самый простой микроскоп, обнаружил микробов, описал их, сделал рисунки, вызвав, таким образом, огромный поток открытий новых микробов. За пятьдесят лет работы им было открыто более двухсот видов микроорганизмов. В этот же период Э. Дженнер предпринял попытку вакцинации против натуральной оспы.

Физиологический (XIX век). Характеризуется изучением физиологии и биохимии микробов, а также распространения и роли их в природе. Основную роль сыграли следующие ученые: Л. Пастер, Р. Кох, Д. Листер, Н. И. Пирогов.

Иммунологический (XIX-XX вв.). Одним из важнейших открытий этого периода стало учение И.И. Мечникова о фагоцитозе. Одновременно П. Эрлих разработал гуморальную теорию иммунитета. Помимо этого, он получил первый препарат, убивающий микробы – сальварсан, тем самым, заложив основы химиотерапии. В этот же период Д. И. Ивановский, основоположник вирусологии, открыл вирус табачной мозаики.

Современный период. Характеризуется развитием такой отрасли как генетика микроорганизмов, возрастает роль генно-инженерных технологий. С их помощью созданы вакцины нового поколения, получены препараты интерферона, интерлейкины и др. Созданы новые методы диагностики инфекционных заболеваний (ИФА, гибридизация ДНК, ПЦР и др.).

Морфология и номенклатура микроорганизмов

По современной классификации выделяют 3 царства микроорганизмов: прокариоты, эукариоты, вирусы. Основными таксономическими категориями являются отдел, класс, семейство, род, вид. Вид – совокупность микробов, имеющих одинаковый генотип, который в стандартных условиях проявляется сходными признаками. В результате процессов изменчивости внутри вида могут появляться морфологические, биохимические, антигенные и другие варианты, которые называются биовары. В настоящее время принята бинарная номенклатура, т.е. название микроба обозначается двумя латинскими словами, первое обозначает принадлежность к роду, второе – к виду (например, S. aureus).

Царство прокариот. Отличительные особенности: не имеют дифференцированного ядра, генетический материал представлен нуклеоидом - компактно расположенной нуклеиновой кислотой. Отсутствуют ядерная оболочка, ядерные белки – гистоны. У прокариотов нет митохондрий, аппарата Гольджи, эндоплазматического ретикулума. Но у прокариотов есть структуры, отсутствующие у эукариотов: мезосомы (аналог митохондрий, энергетические центры клетки), плазмиды, пептидогликан, входящий в состав клеточной стенки. Сходства прокариотов с эукариотами: клеточное строение, наличие цитоплазмы, цитоплазматическая мембрана, генетическая информация заключена в двунитчатой ДНК. Для систематизации прокариотов используют определитель Берджи. По данной классификации к прокариотам относят 2 отдела – I Цианобактерии, II Бактерии.

Отдел Бактерии включает следующие классы (3).

I класс –бактерии – одноклеточные микроорганизмы растительного происхождения, имеют оболочку, цитоплазму, нуклеоид, РНК и ДНК, размножаются поперечным делением, могут передвигаться с помощью жгутиков, растут на искусственных питательных средах, измеряются в микрометрах (0,2-10 мкм), видны в световой микроскоп. Одна из основных характеристик микроорганизмов – морфология. Морфология - это форма, размер, расположение клеток в препарате. Различают три морфологических формы бактерий: 1) кокки; 2) палочки; 3) извитые.

1. Kокки: форма – круглая, размер – мелкие или средние, расположение в препаратах - 6 разновидностей: а) микрококки, б) диплококки (гонококки, пневмококки), в) тетракокки, г) сарцины, в) стафилококки, д) стрептококки.

2. Палочки: форма – цилиндр, по размеру: крупные, средних размеров, мелкие. По толщине: толстые, тонкие. Концы палочек могут быть закругленными (кишечная палочка), прямыми (сибиреязвенная палочка), в виде утолщения (дифтерийная палочка). Расположение палочек может быть беспорядочным, в цепочку (стрептобактерии), попарно (диплобактерии), в виде римских цифр II, V. Некоторые бактерии образуют споры, они подразделяются на бациллы и клостридии. У бацилл диаметр споры не превышает диаметр вегетативной формы, у клостридий – превышает, поэтому бактерии приобретают веретенообразную форму, булавовидную форму и т.д.

3. Извитые: форма – спиралевидная. К бактериям, имеющим изогнутую и извитую форму, относят вибрионы, спириллы и спирохеты. Вибрионы имеют форму ¼ полного завитка спирали, т.е. изогнутые палочки, спириллы и спирохеты – 1 полный оборот спирали и более. Спирохеты – имеют аксиальную нить, которая образует завитки, обеспечивая характерную спиралеобразную форму и передвижение.

К классу бактерий также относят актиномицеты – отличаются от бактерий нитевидным телом, способны к ветвлению, могут размножаться спорами.

II класс-риккетсии – полиморфны (имеют различную форму), обладают почти всеми свойствами бактерий, но в отличие от них, являются строгими внутриклеточными паразитами, как вирусы. Они растут только внутри живой клетки, не культивируются на питательных средах.

III класс –микоплазмы – бактерии очень маленького размера, проходят через бактериальные фильтры, не имеют клеточной оболочки, поэтому нет характерной формы.

Царство эукариоты. К нему относят микробы, имеющие дифференцированное ядро: грибы, простейшие.

Грибы – (Mycetes) имеют нитевидное тело. Структурная единица – гифы, совокупность которых образует тело – мицелий. Клетка состоит из оболочки, цитоплазмы, ядра, органелл. Грибы неподвижны; видны в световой микроскоп. Мицелий может быть одноклеточным (несептированным) – это низшие грибы и многоклеточным (септированным) – высшие грибы.

Простейшие – самые крупные микроорганизмы. Имеют оболочку, цитоплазму, ядро, органеллы. Могут передвигаться с помощью псевдоподий, ресничек, жгутиков. В неблагоприятных условиях у многих из них замедляются жизненные процессы, они теряют органеллы, покрываются толстой оболочкой – образуются цисты.

Царство вирусы – микроорганизмы, имеющие самые маленькие размеры (измеряются в нм), видны только в электронный микроскоп, проходят через бактериальные фильтры, содержат одну нуклеиновую кислоту (ДНК или РНК), не имеют рибосом, имеют белковую оболочку – капсид. Комплекс капсида и вирусного генома называют нуклеокапсидом. Некоторые вирусы могут содержать поверх капсида особую оболочку – суперкапсид. По форме выделяют вирусы палочковидные (возбудитель лихорадки Эбола), пулевидные (вирус бешенства), сферические (герпесвирусы), овальные (вирус оспы), а также бактериофаги (вирусы бактерий), имеющие сложную форму. Вирусы - абсолютные паразиты, не культивируются на питательных средах.

2  Химический состав микробной клетки

Вода: до 80-90% массы клетки, в свободном виде и связанная. Роль: растворитель, входит в состав цитоплазмы - среда и участник биохимических процессов, источник ионов, регулирует рН.

Белок: 1) протеины (простые белки), 2) протеиды (сложные). Роль: пластические вещества, т.е. входят в структуру клетки, в состав ферментов, питательные вещества.

Углеводы: 1) простые, 2) сложные (гликоген, крахмал). Роль: источник энергии, питательное вещество, пластические вещества.

Липиды: 1) свободный жир, 2) жирные кислоты, 3) воск, 4) глицерин. Роль: защитная, пластические вещества, питательное вещество, источник энергии.

РНК и ДНК: носители генетического материала.

Минеральные соединения и микроэлементы: регулируют рН и осмотическое давление (натрий), входят в состав нуклеиновых кислот (фосфор), ферментов (железо, магний), аминокислот, витаминов (сера).

Ферменты (энзимы): - биологические катализаторы, белки, которые ускоряют биохимические реакции. Каждый вид бактерий имеет определенный набор ферментов. Экзоферменты выделяются во внешнюю среду (наружу) из клетки, чтобы расщеплять питательные вещества до усвояемого состояния. Эндоферменты выделяются внутрь клетки, участвуют в процессах ассимиляции и диссимиляции. По времени образования клеткой: конститутивные – выделяются постоянно, индуцибельные (адаптивные, приспособительные) – выделяются только при наличии субстрата (вещества, которое нужно расщепить). Известно около 400 ферментов, они делятся на 6 групп: (оксидоредуктазы, гидролазы, изомеразы, трансферазы, лиазы, лигазы). Ферменты агрессии – факторы вирулентности микробов, выделяются патогенными микроорганизмами при попадании в макрооганизм, оказывая разрушительное действие на ткани. Например: гиалуронидаза, коллагенза, липаза, ДНК-аза. Применение ферментов: для диагностики, лечения (ран, ожогов, язв и др.).

Пигменты – вещества, придающие различную окраску колониям бактерий: чаще желтую, оранжевую, красную. Признак генетически обусловлен (видовой). Роль: защитная (от действия УФЛ).

Питание микробов

        Органов питания у микробов нет. Питательные вещества поступают через всю поверхность клетки. Для существования микробам жизненно необходимы кислород, азот, водород и углерод. Кислород и водород микробы получают из воздуха и воды. По источникам азота и углерода они делятся на аутотрофы и гетеротрофы.

Аутотрофы (auto – сам, trophica – питание) – это микробы, которые усваивают азот и углерод из воздуха и неорганических веществ. Они имеют много ферментов, поэтому сами способны синтезировать органические вещества из неорганических. Для этого они используют энергию: солнечную – фотосинтетики, или химическую – хемосинтетики. Эти микробы являются сапрофитами.

Гетеротрофы или органоторофы (geteros – чужой, другой, trophica – питание) – это микробы, которые усваивают азот и углерод в готовом виде из органических веществ. Их делят на 2 группы: метатрофы - используют мертвый белок (сапрофитные микробы), паратрофы – используют живой белок (паразиты). Это патогенные микробы. Среди них есть облигатные паразиты, которые живут только внутри живой клетки (абсолютные биотропы): вирусы и риккетсии.

По способности самостоятельно продуцировать факторы роста (витамины, пурины, пиримидины) микроорганизмы делят на 2 группы: 1) ауксотрофные микроорганизмы - требуют наличия факторов роста в питательной среде и 2) прототрофные - не требуют факторов роста извне.