Роль отечественной микробиологии в санитарном и противоэпидемическом обеспечении Российской Армии и укреплении обороноспособности нашей страны.

ИСТОРИЯ МИКРОБИОЛОГИИ

Луи Пастер и его роль в развитии микробиологии. Разработка Пастером научных основ специфической профилактики инфекционных болезней.

Пастер сделал ряд выдающихся от­крытий. За короткий период с 1857 по 1885 г. он доказал, что брожение (молочнокислое, спиртовое, уксуснокислое) не явля­ется химическим процессом, а его вызывают микроорганизмы; опроверг теорию самозарождения; открыл явление анаэробио­за, т.е. возможность жизни микроорганизмов в отсутствие кис­лорода; заложил основы дезинфекции, асептики и антисепти­ки; открыл способ предохранения от инфекционных болезней с помощью вакцинации.

Многие открытия Л. Пастера принесли человечеству огром­ную практическую пользу. Путем прогревания (пастеризации) были побеждены болезни пива и вина, молочнокислых продук­тов, вызываемые микроорганизмами; для предупреждения гной­ных осложнений ран введена антисептика; на основе принципов Л. Пастера разработаны многие вакцины для борьбы с инфекционными болезнями.

Однако значение трудов Л. Пастера выходит далеко за рамки только этих практических достижений. Л. Пастер вывел микро­биологию и иммунологию на принципиально новые позиции, показал роль микроорганизмов в жизни людей, экономике, про­мышленности, инфекционной патологии, заложил принципы, по которым развиваются микробиология и иммунология и в наше время.

Л. Пастер был, кроме того, выдающимся учителем и органи­затором науки.

Работы Л. Пастера по вакцинации открыли новый этап в раз­витии микробиологии, по праву получивший название имму­нологического.

Принцип аттенуации (ослабления) микроорганизмов с помо­щью пассажей через восприимчивое животное или при выдерживании микроорганизмов в неблагоприятных условиях (темпе­ратура, высушивание) позволил Л. Пастеру получить вакцины против бешенства, сибирской язвы, куриной холеры; этот прин­цип до настоящего времени используется при приготовлении вакцин. Следовательно, Л. Пастер является основоположником научной иммунологии, хотя и до него был известен метод пре­дупреждения оспы путем заражения людей коровьей оспой, разработанный английским врачом Э. Дженнером. Однако этот метод не был распространен на профилактику других болезней.

Роберт Кох. Физиологический период в развитии микробиологии связан также с именем немецкого ученого Роберта Коха, которому при­надлежит разработка методов получения чистых культур бактерий, окраски бактерий при микроскопии, микрофотографии. Известна также сформулированная Р. Кохом триада Коха, которой до сих пор пользуются при установлении возбудителя болезни.

 

 

Роль отечественных ученых в развитии микробиологии, иммунологии и вирусологии (работы Д.Самойловича, Л.С. Ценковского, И.И.Мечникова, Н.Ф. Гамалея, Д. И. Ивановского, И.Г.Савченко, Л. А. Тарасевича, В.Д.Тимакова, П.Ф.Здродовского и других).

После работ Л. Пастера появилось множество исследований, в которых пытались объяснить причины и механизмы формиро­вания иммунитета после вакцинации. Выдающуюся роль в этом сыграли работы И. И. Мечникова и П. Эрлиха.

Исследования И. И. Мечни­кова (1845—1916) показали, что большую роль в формировании иммунитета играют особые клетки — макро- и микрофаги. Эти клетки поглощают и переваривают чужеродные частицы, в том числе бактерии. Исследования И. И. Мечникова по фагоцитозу убедительно доказали, что, помимо гуморального, существует клеточный иммунитет. И. И. Мечников, ближайший помощник и последователь Л. Пастера, заслуженно считается одним из ос­новоположников иммунологии. Его работы положили начало изу­чению иммунокомпетентных клеток как морфологической основы иммунной системы, ее единства и биологической сущности.

Д.И.Ивановский (1864— 1920) открыл вирусы — представителей царства vira. Один из основоположников вирусологии. Впервые открыл проходящий через бактериологические фильтры возбудитель табачной мозаики, названный впоследствии вирусом. Труды по фитопатологии и физиологии растений.

Гамалея - выдающийся микробиолог. Вместе с И. И. Мечниковым в 1886 году организовал в Одессе первую в России бактериологическую станцию. Автор многих работ по микробиологии и иммунологии (по профилактике холеры, чумы, оспы, паразитарных тифов, бешенства). Открыл бактериолизины, возбудители холеры птиц. Обосновал значение дезинсекции для ликвидации сыпного и возвратного тифов. В 1888 году ученый издал книгу "О прививках против сибирской язвы".

Здровский (1890-1976 года), российский микробиолог, иммунолог и эпидемиолог, академик АМН. Исследования по проблемам тропических болезней, бруцеллеза и др. Под руководством Здродовского разработаны методы вакцинации против столбняка, дифтерии и др. инфекций. Автор книги "Учение о риккетсиях и риккетсиозах"

Смородинцев, российский вирусолог и иммунолог. Труды по этиологии и профилактике гриппа, энцефалитов и др. вирусных инфекций. Совместно с М. П. Чумаковым разработал и внедрил вакцину против полиомиелита.

Ермольева, российский микробиолог. Получила первые отечественные образцы антибиотиков - пенициллина, стрептомицина и др.; интерферона.

Жданов, российский вирусолог. Труды по вирусным инфекциям, молекулярной биологии и классификации вирусов, эволюции инфекционных болезней.

 

 

3. Приоритет отечественных ученых в открытии патогенных простейших.

Большое значение имели работы русских исследователей М. М. Тереховского (1740—1796) и Д. С. Самойловича (Сущинского). Большая заслуга М. М. Тере­ховского состоит в том, что он одним из первых использовал экспериментальный метод в микробиологии: он изучал влияние на микроорганизмы электрических разрядов разной силы, температуры, различных химических веществ; изучал их размножение, дыхание и т. п. К сожалению, его работы были мало известны в то время и не смогли оказать большого влияния на развитие микробиологии. Рабо­ты выдающегося русского врача Д. С. Са­мойловича получили самое широкое при­знание. Он был избран членом 12 зару­бежных академий наук. Д. С. Самойлович вошел в историю микробиологии как один из первых (если не первый) «охотников» за возбудителем чумы. Впервые он принял участие в борьбе с чумой в 1771 г. во вре­мя вспышки ее в Москве, а затем с 1784 г. участвовал в ликвидации вспышек чумы в Херсоне, Кременчуге (1784), Тамани (1796), Одессе (1797), Феодосии (1799). С1793 г. он был главным доктором каран­тинов юга России. Д. С. Самойлович был убежденным сторонником гипотезы о жи­вой природе возбудителя чумы и за сто с лишним лет до открытия микроба пытал­ся обнаружить его. Лишь несовершенство микроскопов того времени помешало ему сделать это. Он разработал и применил целый комплекс противочумных ме­роприятий. Наблюдая за чумой, он пришел к выводу, что после перенесения чумы

Одна из главных научных заслуг Д. С. Самойловича — идея о возможности создания искусственного иммунитета против чумы с помощью прививок. Своими идеями Д. С. Самойлович выступил как провозвестник зарожде­ния новой науки — иммунологии.

Большой вклад в систематику микро­бов внес один из основоположников отечественной микробиологии Л. С. Ценков- ский (1822—1887). В своей работе «О низших водорослях и инфузориях» (1855) он установил место бактерий в системе живых существ, указав на близость их к расте­ниям. Л. С. Ценковский описал 43 новых вида микроорганизмов, выяснил микроб­ную природу клетка (слизеподобная масса, образуемая на измельченной свекле). Впоследствии, независимо от Пастера, он получил сибиреязвенную вакцину, а буду­чи профессором Харьковского университета (1872—1887), способствовал организа­ции Пастеровской станции в Харькове. Вывод Л, С. Ценковского о природе бактерий под­держал в 1872 г. Ф. Кон, который отделил бактерии от простейших и отнес их к цар­ству растений.

П. Ф. Боров­ский (1863-1932) и Ф. А. Леш (1840-1903) - первооткрывате­ли патогенных простейших, лейшманий и дизентерийной амебы. И. Г. Савченко установил стрептококковую этиологию скарлати­ны, первым использовал антитоксическую сыворотку для ее лече­ния, предложил вакцину против нее, создал Казанскую школу микробиологов в Росши и вместе с И. И. Мечниковым изучал ме­ханизм фагоцитоза и проблемы специфической профилактики холеры. Д. К. Заболотный (1866—1929) — крупнейший организа­тор борьбы с чумой, установил и доказал ее природную очаго­вость. Он создал первую самостоятельную кафедру бактериоло­гии в Петербургском женском медицинском институте в 1898 г.

 

Большой вклад в развитие общей, технической и сельскохозяйственной микробиологии внесли академики В. Н. Шапошников(1884-1968), Н. Д. Иерусалимский (1901-1967), Б. Л. Исаченко (1871-1947), Н. А. Красильников (1896-1973), В. Л. Омелянский (1867-1928). С. П. Костычев (1877—1931), Е. И. Мишустин (1901-1983) и их многочисленные ученики. Меди­цинская микробиология, вирусология и иммунология во многом обязаны исследо­ваниям таких широко известных отечественных ученых, как Н. Ф. Гамалея (1859— 1949), П. Ф. Здродовский (1890-1976), Л. А. Зильбер (1894-1966), В. Д. Тимаков, Е. И. Марциновский (1874-1934), В. М. Жданов (1914-1987), 3. В. Ермольева (1898 -1979), А. А. Смородинцев (1901-1989), М. П. Чумаков (1909-1990), П. Н. Кашкин (1902-1991), Б. П. Первушин (1895-1961) и многих других. Труда­ми отечественных микробиологов, иммунологов и вирусологов внесен крупный вклад в развитие мировой науки, в теорию и практику здравоохранения.

 

 

И.Г.Савченко и его роль в развитии отечественной микробиологии. Развитие микробиологии в России. Роль медицинской микробиологии в осуществлении профилактического направления здравоохранения.

Савченко Иван Григорьевич (1862-1932), доктор медицинских наук, профессор, заведовал кафедрой микробиологии с 1920 по 1928 гг. Ученик и сподвижник И. И. Мечникова, заслуженный деятель науки РСФСР. Один из организаторов Кубанского мединститута, первый заведующий кафедрой бактериологии и общей патологии. Организовал в 1920 г. на базе городской санбаклаборатории химико-бактериологический институт, которым руководил до 1932 г. Создал школу бактериологов, представители которой стали руководителями кафедр в различных институтах страны.

На основе собственных исследований И. Г. Савченко написал ряд ценных работ об иммунизации против сибирской язвы, против холеры. Занявшись разработкой волнующего вопроса о происхождении злокачественных новообразований, публикует научный тракт "О паразитарном происхождении опухолей" (Киев, 1894), который был одновременно его диссертацией на степень доктора медицины. Экспериментальные данные И. Савченко стали широко известны и вошли в учебные руководства русских и иностранных авторов по общей патологии и патологической анатомии...

В этот период особенное влияние на направление работ И. Г. Савченко оказали, как писал Иван Григорьевич, "гениальные исследования" И. И. Мечникова, его фагоцитарная теория и полемика, разгоревшаяся в ученом мире вокруг нее. К счастью молодого исследователя, нередким гостем в лаборатории профессора В. В. Подвысоцкого был сам Илья Ильич Мечников. Однажды он присутствовал при докладе И. Г. Савченко об иммунитете против сибирской язвы, заинтересовался его опытами и дал им высокую оценку. "Он попросил меня, - вспоминал И. Г. Савченко, - подробно изложить протокол опытов, показать препараты и, познакомившись с работой, порекомендовал напечатать ее в немецком журнале", где раньше была напечатана статья немецкого ученого Чаплевского, направленная против теории фагоцитоза Мечникова... "С этой работы, - продолжал Иван Григорьевич, - началось мое знакомство с гениальным Мечниковым, работать у которого стало моей мечтой, осуществившейся в 1895 году".

И вот И. Г. Савченко в Париже, в Пастеровском институте, в лаборатории И. И. Мечникова.

В институте И. Г. Савченко работал над выяснением физической природы и механизма фагоцитоза. Он установил две фазы: первая - притяжение объекта фагоцитоза к поверхности фагоцита и вторая - погружение его в протоплазму с последующим перевариванием... Эти исследования по изучению фагоцитарной реакции принесли И. Г. Савченко всеобщую известность в ученом мире.

После заграничной командировки И. Г. Савченко, воспринявший лучшие традиции Пастеровского института и вооруженный огромным научным опытом, в конце 1896 года возвратился в Россию, прибыл в Казань, где и началась его плодотворная работа в только что построенном бактериологическом институте. Он возглавлял новый институт и кафедру общей патологии в старейшем Казанском университете (основан в 1804 году).

В 1905 году И. Г. Савченко публикует сообщение об открытии им скарлатинозного токсина, а еще через два года предлагает свой метод борьбы со скарлатиной - лечебной сывороткой антитоксического характера. Любопытно, что лишь спустя два десятилетия по этому же пути пошли американцы Дики, не оспаривая однако приоритета изготовления такой сыворотки у русского ученого и придавая его трудам громадное значение. Этот метод приготовления стрептококковой противоскарлатинозной сыворотки, предложенный Иваном Григорьевичем, пользовался большой известностью в Соединенных Штатах Америки и носил название "способа профессора Савченко..."

В 1919 году ученый переезжает из Казани на Кубань. Через год отдел здравоохранения предлагает ему создать окружной бактериологический институт и ставит перед ним неотложные задачи - срочно изготовить в "широком масштабе" вакцины для армии и населения.

Кубань была охвачена эпидемией тифа и холеры. В 1913 году сооружено, возле Сенного базара, специальное двухэтажное здание для химико-бактериологической лаборатории, где и приступил в 1920 году к созданию чудотворных вакцин знаменитый микробиолог. Были созданы необходимые вакцины и препараты, несущие спасение людям, зараженным холерой и сыпняком.

В 1923 году в Краснодаре была создана малярийная станция, возглавлял которую профессор Иван Григорьевич Савченко. Усилия были направлены на борьбу с малярийным комаром анофелесом. Если в 1923 году в Краснодаре числилось 6171 "малярик", то 1927-м - 1533 человека.

Малярия полностью искоренена на Кубани - и в этом немалая заслуга известного микробиолога И. Г. Савченко.

По своим научным исследованиям, по гигантской работе, проводимой в лабораториях, Кубанский химико-бактериологический институт занимал в то время третье место в СССР. В 1928 году ученому присвоено, почетное звание заслуженного деятеля науки (И. Г. Савченко был первым профессором на Северном Кавказе, получившим почетное звание заслуженного деятеля науки.)

Сорок лет ученый отдал служению науке, просвещению, борьбе с недугами и страданиями человечества. Опубликовал более 100 ценных научных работ

 

 

Роль отечественной микробиологии в санитарном и противоэпидемическом обеспечении Российской Армии и укреплении обороноспособности нашей страны.

МОРФОЛОГИЯ МИКРОБОВ

Определение понятия о микробах. Понятие о виде микробов. Основные принципы классификации микроорганизмов. Критерии и признаки, используемые при классификации. Нумерическая таксономия.

Микроорганизмы — это невидимые простым глазом представители всех царств жизни: эукариоты, прокариоты (эубактерии и архебактерии), виру­сы и плазмиды. Они занимают низшие ступени эволюции, но играют важ­ную и разнообразную роль в общей экономике природы, в круговороте ве­ществ, в патологии человека, животных и растений.

Вид — группа или совокупность близких между собой организмов, которые имеют общий ко­рень происхождения, на данном этапе эволюции характеризуются определен­ными морфологическими, биохимическими и физиологическими признаками, обособлены отбором от других видов и приспособлены к определенной среде обитания.

 

Специфические особенности микроорганизмов определили и набор тех призна­ков и свойств, которые используются для их систематики и классификации.

-Морфологические признаки — величина, форма, характер взаиморасполо­жения.

-Тинкториальные свойства — способность окрашиваться различными кра­сителями. Особенно важным признаком является отношение к окраске по Граму, ко­торое зависит от структуры и химического состава клеточной стенки бактерий. По этому признаку все бактерии делятся на грамположительные и грамотрицательные Морфологические свойства и отношение к окраске по Граму определяют принад­лежность к крупным таксонам — роду, семейству и т. д.

-Культуральные свойства — особенности роста бактерий на жидких (образова­ние пленки, осадок, помутнение) и плотных (форма, размеры, консистенция, края, по­верхность, прозрачность колоний, образование пигмента и другие свойства) питатель­ных средах. В микробиологии широко используют такие специфические термины, как «колония», «культура», «штамм», «типы» или «варианты». Под колонией принято по­нимать видимую простым глазом изолированную структуру, образующуюся в резуль­тате размножения и накопления бактерий за определенный срок инкубации. Колония образуется обычно из одной родительской клетки или из нескольких идентичных кле­ток. Поэтому пересевом из изолированной колонии может быть получена чистая куль­тура возбудителя. Под культурой понимают всю совокупность бактерий, выросших на плотной или жидкой питательной среде. Как колония, так и культура каждого вида ха­рактеризуются определенными признаками. Основной и главный принцип бактерио­логии — во избежание ошибок изучать свойства только чистых, однородных культур. Каждая выделенная культура данного вида бактерий называется также штаммом, т. е. конкретным образцом данного вида. Штаммы одного и того же вида бактерий, различающиеся по антигенному строению, называют серотипа- ми (сероварами, серовариантами), по чувствительности к фагу — фаготипами (фагова- рами), по биохимическим или культуральным признакам — биотипами (биоварами) и т. п. Штамм можно считать низшей таксономической единицей бактерий.

-Подвижность бактерий. Различают бактерии подвижные и неподвижные. Подвижные бактерии подразделяют на ползающие, или скользящие, они передвига­ются за счет волнообразного сокращения клеток; и плавающие бактерии, у которых активная подвижность связана с наличием жгутиков.

-Спорообразование — форма и характер расположения споры в клетке.

-Физиологические свойства — способы углеродного (аутотрофы, гетеротрофы), азотного (аминоавтотрофы, аминогетеротрофы) питания; тип дыхания: аэро­бы, факультативные анаэробы, строгие анаэробы, микроаэрофилы.

-Биохимические свойства — способность ферментировать различные угле­воды, протеолитическая активность, образование индола, сероводорода, наличие уреазы и других ферментов и т. д.

-Чувствительность к специфическим бактериофагам.

-Антигенные свойства. Они зависят от химического состава клеточной стен­ки и жгутиков бактерий.

-Химический состав клеточных стенок (содержание и состав основных Сахаров и аминокислот).

-Липидный и жирнокислотный состав. Изучение состава жирных кислот проводят с помощью газовой хроматографии, которая обладает высокой раздели­тельной способностью и чувствительностью.

-Белковые спектры. С помощью различных методов фракционирования, а главным образом двумерного электрофореза в полиакриламидном геле, разделяют сложные смеси рибосомных, мембранных или внутриклеточных белков и получают электрофореграммы, или белковые спектры, соответствующей фракции данного ви­да бактерий.

В связи с тем, что количество фенотипических признаков, используемых для клас­сификации микроорганизмов, значительно возросло, в конце 50-х гг. XX в. возникла нумерическая (численная) таксономия.

Ее возникновению способствовало появление более совершенных компьютерных систем, которые позволяют быстро и точно произ­водить громоздкие математические расчеты. В основе нумерической таксономии ле­жит принцип сопоставления организмов по возможно большему количеству учитыва­емых признаков при допущении, что все они для систематики равноценны. Однако принцип равнозначности является основным недостатком этого метода.

 

2. Специальные методы микроскопии: люминесцентная, фазовоконтрастная, темнопольная. Понятие об электронной микроскопии. Принципы устройства и работы электронного микроскопа.

Люминесцентная (или флюоресцентная) микроскопия. Осно­вана на явлении фотолюминесценции.

Люминесценция — свечение веществ, возникающее после воз­действия на них каких-либо источников энергии: световых, элек­тронных лучей, ионизирующего излучения. Фотолюминесцен­ция — люминесценция объекта под влиянием света. Если осве­щать люминесцирующий объект синим светом, то он испускает лучи красного, оранжевого, желтого или зеленого цвета. В ре­зультате возникает цветное изображение объекта.

Темнопольная микроскопия. Микроскопия в темном поле зре­ния основана на явлении дифракции света при сильном боковом освещении взвешенных в жидкости мельчайших частиц (эффект Тиндаля). Эффект достигается с помощью параболоид- или кардиоидконденсора, которые заменяют обычный конденсор в био­логическом микроскопе.

Фазовоконтрастная микроскопия. Фазово-контрастное приспособление дает возможность увидеть в микроскоп прозрачные объекты. Они приобретают высокую контрастность изображения, которая может быть позитивной или негативной. Позитивным фазовым контрастом называют темное изображение объекта в светлом поле зрения, негативным — светлое изображение объек­та на темном фоне.

Для фазово-контрастной микроскопии используют обычный микроскоп и дополнительное фазово-контрастное устройство, а также специальные осветители.

Электронная микроскопия. Позволяет наблюдать объекты, размеры которых лежат за пределами разрешающей способно­сти светового микроскопа (0,2 мкм). Электронный микроскоп применяется для изучения вирусов, тонкого строения различных микроорганизмов, макромолекулярных структур и других субмик­роскопических объектов.

 

Принципиальная оптическая схема электронного микроскопа аналогична схеме светового, в котором все оптические элементы заменены соответствующими элек­трическими: источник света — источником электронов, стеклянные линзы — линзами электромагнитными. В электронных микроскопах просвечивающего типа различа­ют три системы: электронно-оптическую, вакуумную, электропитания. Фотографи­рование изображений при всех видах исследований проводится на фотопластинки или фотопленку. Источником электронов является электронная пушка, состоящая из v образного вольфрамового термокатода, который при нагревании до 2900 °С при подаче постоянного напряжения до 100 кВ в результате термоэмиссии испуска­ет свободные электроны, ускоряемые затем электростатическим полем, создавае­мым между фокусирующим электродом и анодом. Электронный пучок затем форми­руется с помощью конденсорных линз и направляется на исследуемый объект. Элек­троны, проходя сквозь объект, за счет его разной толщины и электроноплотности отклоняются под различными углами и попадают в объективную линзу, которая формирует первое полезное увеличение объекта.

После объективной линзы электроны попадают в промежуточную линзу, кото­рая предназначена для плавного изменения увеличения микроскопа и получения дифракции с участков исследуемого образца. Проекционная линза создает конеч­ное увеличенное изображение объекта, которое направляется на флуоресцирую­щий экран. Благодаря взаимодействию быстрых электронов с люминофором экра­на на нем возникает видимое изображение объекта. После наведения резкости сразу проводят фотографирование. Увеличение конечного изображения на экране определяется как произведение увеличений, даваемых объективной, промежуточ­ной и проекционной линзами.

 

 

Строение бактериальной клетки. Функции клеточной стенки. Структура клеточной стенки грамотрицательных бактерий. Пептидогликан, липополисахарид, липопротеин, внешняя мембрана, их структура, функции.

Бактериальная клетка состоит из клеточной стенки, цитоплазматической мембраны, цитоплазмы с включениями и яд­ра, называемого нуклеоидом. Имеются дополни­тельные структуры: капсула, микрокапсула, слизь, жгутики, пили. Некоторые бактерии в неблагоприятных условиях спо­собны образовывать споры.

Функции клеточной стенки:

1. Определяет и сохраняет постоянную форму клетки.

2. Защищает клетку от механических и осмотичес­ких сил внешней среды.

3. Участвует в регуляции роста и деления клеток.

4. Обеспечивает коммуникацию с внешней средой через каналы и поры.

5. Несет на себе специфические рецепторы для бактериофагов.

6. Определяет во многом антигенную характеристику бактерий (природу и спе­цифичность О- и К-антигенов).

7. Содержащийся в ее составе пептидогликан наделяет клетку важными иммуно­биологическими свойствами.

8. Нарушение синтеза клеточной стенки бактерий является главной причиной их L-трансформации.

Метод выявления клеточной стенки - электронная микроскопия, плазмолиз.

 

Особенности клеточной стенки грамотрицательных бактерий

Клеточная стенка грамотрицательных бактерий значительно тоньше, и у боль­шинства из них ее толщина составляет 14—18 нм. Четко выделяются два слоя - наружный — пла­стичный и внутренний — ригидный. Основная особенность клеточной стенки грамотрицательных бактерий: ригидный слой тонкий, представлен одним слоем пептидогликана, на долю которого приходится до 5—10 % су­хого веса стенки. Для пептидогликана характерно низкое содержание поперечных сшивок между пептидными цепочками, однако в нем почти всегда имеется диаминопимелиновая кислота.

В составе клеточной стенки содержится много липопротеинов, фосфолипидов, липополисахарид, больше белка и, как правило, отсутствуют тейхоевые кислоты. Пластичный слой клеточной стенки у грамотрицательных бактерий представляет собой сложную мозаику, образованную из липопротеинов, липополисахаридов и на­ружной мембраны.

 

-Пептидогликан вклю­чает в себя остов и два набора пептидных цепочек — боковых и поперечных. Остов пептидогликана одинаков у всех бактерий и состоит из чередующихся молекул аминосахаров — N-ацетилглюкозамина (N-АцГлю) и

N-ацетилмураминовой кисло­ты (N-АцМур), связанных между собой b-гликозидными связями. Боковые цепочки в каждой молекуле пептидогликана представлены набором идентичных тетрапептидов. Поперечные цепочки также представлены набором из идентичных для данной молекулы пептидогликана пентапептидов, содержащих глицин, — пентаглицинов, однако у разных видов бактерий боковые и поперечные пептиды раз­личны. В тетрапептидной боковой цепочке у большинства грамотрицательных бактерий имеется диаминопимелиновая (диаминопимеловая) кислота (ДАП) — уникальный компонент клеточной стенки, обнаруженный только у прокариот. Кро­ме того, в составе боковых цепочек пептидогликана обнаружены О-аминокислоты (Б-аланин, Б-глутамин). Боковые тетрапептиды связаны с М-ацетилмураминовой кислотой остова. Связывание боковых тетрапептидов между собой происходит пу­тем образования поперечных пентаглициновых мостиков между D-аланином одной цепи и диаминопимелиновой кислотой (или иной аминокислотой) другого боково­го пептида. Наличие двух типов связей (гликозидные и пептидные), которые соеди­няют субъединицы пептидогликанов, придает этому гетерополимеру структуру мо­лекулярной сети. Благодаря этим связям пептидогликановый слой клеточной стенки образует огромного размера ригидную мешковидную макро­молекулу, которая окружает протопласт, уравновешивает его тургорное давление (у Е. соli — до 15 атм.) и придает ему определенную постоянную форму. Пептидогли­кан может разрушаться под действием различных ферментов, а его синтез блокиру­ют бета-лактамные антибиотики.

 

-Липопротеины связывают наружную мембрану с пептидогликаном (белок свя­зан с диаминопимелиновой кислотой бокового тетрапептида, а липид — нековалент- но с наружной мембраной).

-Липополисахарид (ЛПС) состоит из комплекса липида А и связанного с ним по­лисахарида, состоящего из ядра, которое одинаково у всех грамотрицательных бак­терий, и терминальной цепочки из повторяющихся Сахаров (рис. 6). Последние у разных видов бактерий различаются по химической природе. Они обычно пред­ставлены линейными трисахаридами или разветвляющимися тетра- или пентасаха- ридами. Терминальные повторяющиеся единицы полисахарида ЛПС располагаются на поверхности клетки в виде микроворсинок и определяют ее антигенную специ­фичность. ЛПС синтезируется на цитоплазматической мембране, а затем транспор­тируется в наружную часть клетки, он прикреплен к наружной мембране с помощью гидрофобных связей. ЛПС выполняет две важнейшие функции у грамотрицатель­ных бактерий: во-первых, он определяет их антигенную специфичность, а во-вто­рых, является одним из главных факторов их патогенности. ЛПС — это эндотоксин. Его токсичность определяется липидом Кроме того, ЛПС в организме запускает синтез около 20 различных биологически активных соединений, которые опосреду­ют патогенез эндотоксикоза, и обладает пирогенным действием.

-Наружная мембрана, подобно любой биологической мембране, состоит из двух слоев липидов, но в ней значительная часть фосфолипидов наружного слоя замеще­на молекулами липополисахаридов и набором белков, локализованных мозаично (рис. 7). В состав этих белков, заключенных в фосфолипидную матрицу, входят 3 или 4 основных (тарт), которые составляют около 70 % суммарных белков на­ружной мембраны; липопротеины и второстепенные белки, числом более 10. Два из основных белков проходят через оба слоя мембраны и прочно связаны с пептидо­гликаном. Эти белки-порины располагаются в виде триплетов и образуют диффузи­онные поры, через которые в клетку проникают мелкие гидрофильные молекулы. Второстепенные белки выполняют разнообразные специфические функции: одни из них участвуют в облегченной диффузии, другие - в активном транспорте молекул через наружную мембрану и выступают в качестве специфических рецепторов для фагов и колицинов. Некоторые из этих белков участвуют в конъюгации (являются рецепторами для донорных ворсинок), в контроле репликации ДНК и регуляции клеточного деления. Наружная мембрана осуществляет также функцию барьера,

через который в клетку не способны проникать крупные молекулы (один из механизмов неспецифической ус­тойчивости грамотрицательных бак­терий к антибиотикам). Если бакте­рии поместить в гипертонический раствор, наступает резкое обезвожи­вание клеток, цитоплазма съежива­ется, и протопласт отходит от кле­точной стенки. Это явление называ­ется плазмолизом. В результате плазмолиза клетки гибнут. Этим свойством широко пользуются для консервирования пищевых продук­тов с помощью концентрированных растворов поваренной соли или сахара.