Дисбиоз- синдром избыточного роста бактерий, отражающих контаминацию тонкого кишечника.

Микробиология- это раздел биологии, изучающий закономерности жизни и развития микроорганизмов в единстве с окружающей средой.

Эта наука изучает свойства микроорганизмов и процессы, которые они вызывают в макроорганизме.

Микробиология подразделяется на разделы: Общую и медицинскую. Медицинская на общую, частную, и санитарную.

Общая микробиология - изучает строение и жизнедеятельность микроорганизмов, наследственность, изменчивость, физиологию, циклы развития.

Медицинская микробиология - изучает патогенных микроорганизмов, вызывающих заболевания у человека.

Микроорганизмы не вызывающие заболевания называются – сапрофиты. Существуют заболевания, вызванные условно-патогенной микрофлорой,  развиваются при попадании микроорганизмов, в определённую не свойственную, для них,  среду обитания.

Частная микробиология - изучает конкретных возбудителей заболеваний и методы диагностики.

Медицинская микробиология связана с другими медицинскими дисциплинами,  такими как инфекционные болезни, эпидемиология, общая гигиена, генетика, анатомия и физиология человека, основы сестринского дела, латинский язык и другими.

Из медицинской микробиологии постепенно выделяются науки:   вирусология, иммунология протозоология как раздел паразитологии, микология (наука, изучающая грибковые заболевания).

Четыре царства жизни.

Мир микроорганизмов разнообразен. По мере их открытия и изучения микроорганизмы были распределены на группы:

1. Бактерии

2. Лучистые грибы

3. Нитчатые грибы

4. Дрожжевые грибы

5. Сине-зелёные водоросли

6. Спирохеты

7. Простейшие

8. Риккетсии

9. Микоплазмы

10. Вирусы

11. Плазмиды

 

Единственное, что их объединяет, - микроскопические размеры. Эти организмы отличаются друг от друга по многим признакам: по уровню организации геномов, наличию и составу  белоксинтезирующих систем и клеточной стенки.

Согласно этим признакам все живые существа делятся на 4 царства: эукариоты, прокариоты, вирусы и плазмиды. К прокариотам относят бактерии, сине-зелёные водоросли, спирохеты, актиномицеты, риккетсии, микоплазмы. Простейшие, нитчатые грибы  и дрожжи- эукариоты.

 

Отличительные особенности перечисленных царств жизни следующие:

Прокариоты - это организмы у которых нет оформленного ядра, а есть лишь предшественник – нуклеоид. Он представлен 1 или несколькими хромосомами, которые состоят из ДНК и свободно располагаются в цитоплазме не отграниченные от неё никакой мембраной. Прокариоты не имеют аппарата митоза, ядрышка, митохондрий. Обладают рибосомами клеточной стенкой с пептидогликаном. По типу дыхания- аэробы и анаэробы. Двигаются с помощью жгутиков, построенных у прокариот из белка флагеллина и не содержат микротрубочек.

Эукариоты - имеют ядро отграниченное от цитоплазмы ядерной мембраной, аппарат митоза и ядрышко, рибосомы, митохондрии, не содержат пептидогликана, все аэробы. Подвижность обеспечивают жгутики и состоят из белка тубулина,  представляют систему микротрубочек.

К царству вирусов и плазмид относят организмы геном, которых представлен либо ДНК, либо РНК. Они являются абсолютными внутриклеточными паразитами.

 

Геном – полный набор генетической информации.

Для того чтобы обозначить определение понятия «микроорганизм» необходимо определить главный критерий который бы отличал живое от неживого. Ген является единственным носителем и хранителем жизни. Отличие живого от неживого наличие  собственной генетической системы. Все кто имеют свою генетическую систему рассматриваются как организмы.

Микроорганизмы - это невидимые простым глазом представители всех царств жизни, занимающие низшие ступени эволюции, но играющие важную роль в круговороте веществ в природе, патологии растений, животных и человека.

           

Принципы систематики и классификации бактерий.

Систематика занимается описанием видов организмов, выяснением степени родственных отношений между ними и объединением в классификационные единицы (таксоны). Классификация – составная часть систематики. Она сводится к распределению организмов в соответствии с их признаками по различным таксонам. Таксономия- наука о принципах и методах распределения (классификации) организмов в иерархическом плане. Основной таксономической единицей в биологии является вид.

Крупные таксономические единицы: род, семейство, порядок, класс. Дополнительные категории: подрод, подтип, подпорядок, подкласс.

 

Вид - группа близких, между собой организмов, имеющих общий корень происхождения, на данном этапе эволюции, характеризуются определёнными морфологическими, биохимическими и физиологическими признаками, обособленным отбором от других видов и приспособлены к определённой среде обитания.

 

Специфические особенности микроорганизмов, ряд признаков и свойств используют для их классификации:

1.Морфологические признаки – величина, форма и характер взаиморасположения.

 

2. Тинкториальные свойства - способность окрашиваться различными красителями. Важный признак отношение к окраске по Граму, которое зависит от структуры и химического состава клеточной стенки. При разрушении клеточной стенки или утрате (в случае L- трансформации) они становятся грамотрицательные. По этому признаку все бактерии делятся на грамотрицательные (окрашиваются в красный цвет) и грамположительные (окрашиваются в фиолетовый цвет).

 

3 Культуральные свойства- особенности роста бактерий на жидких и полтных питательных средах. Рост на жидких средах с образованием пленки, осадка, помутнения.

Рост на плотных питательных средах в виде колоний, представляется возможным определить: форму, размеры, края колоний, поверхность, прозрачность и другие свойства.

       В микробиологии используют специальные термины:

Ø Колония – видимая простым глазом изолированная структура, образующиеся в результате размножения и накопления бактерии за определённый срок инкубации.

Ø Срок инкубации – время роста бактерий.

  Колония образуется из одной родительской клетки или нескольких идентичных клеток. Пересевом из изолированной колонии может быть получена чистая культура возбудителя.

Ø Культура – Вся совокупность бактерий выросших на плотной или жидкой питательной среде.

Ø Чистая культура возбудителя - один вид бактерий выросших на плотной питательной среде. Во избежание диагностических ошибок в бактериологии изучают свойства только чистых однородных культур.

 

Ø Штамм – конкретный образец данного вида.

 

 

4.Подвижность бактерий – различают подвижные и неподвижные.Подвижные подразделяются на ползающие или скользящие, плавающие, передвигающиеся волнообразно.

5. Спорообразование - Форма и характер расположения спор в клетке.

6.Физиологические свойства – способы питания, тип дыхания, рост и размножение.

7.Биохимические свойства – способность ферментировать (расщеплять) углеводы, протеолитическая активность, образование индола, сероводорода.

8.Геносистиматика - Изучение нуклеотидного состава ДНК и характеристик генома. Точный метод установления генетического родства между бактериями является определение степени гомологии ДНК. Чем больше идентичных генов, тем выше степень гомологии ДНК и ближе генетическое родство. Метод молекулярной гибридизации ДНК-ДНК используется для систематики бактерий. Если диапазон гомологии ДНК от 60 до 100% определяют принадлежность к одному и тому же виду, степень гомологии от 40 до 60%- к  разным родам.

 

 

Тема: Морфология бактерий.

 

Бактерии обладают определённой формой и размерами, которые выражаются в микрометрах (мкм). Различают основные формы бактерий: шаровидные или кокковидные (от греч.kokkos- зерно); палочковидные, извитые, нитевидные. Кроме того существуют бактерии, имеющие треугольную форму, звездообразную, тарелкообразную, существуют бактерии квадратные.

 

Кокковидные патогенные бактерии.

Имеют форму правильного шара, некоторые бобовидную и ланцетовидную. По характеру взаиморасположения клеток после деления кокки подразделяются на группы:

1. Микрококки   (от лат. micros- малый)  Делятся в одной плоскости, располагаются  одиночно, беспорядочно; сапрофиты, патогенных для человека нет. Гр (+) – окрашиваются в фиолетовый цвет.

2. Диплококки (от лат.diplos – двойной) Деление происходит в одной плоскости с образованием пар клеток, имеющих либо бобовидную (как представитель гонореи- гонококк) Гр (-)-окрашиваются в красный цвет, либо ланцетовидную (как возбудитель стрептококковой пневмонии). Гр (+) – окрашиваются в фиолетовый цвет.

3. Стрептококки (от греч. streptos-цепочка) Деление происходит в одной плоскости, но после размножения  клетки сохраняют между собой связь, образуя цепочки разной длины, напоминающие нити бус. Стрептококки являются патогенными для человека -   вызывают ангину, скарлатину, гнойные воспаления и другие. Гр (+) – окрашиваются в фиолетовый цвет.

4. Стафилококки   (от лат. staphуle – гроздь винограда.) Делятся в нескольких плоскостях, образуя клетки располагающиеся скоплениями, напоминающими гроздь винограда. Они частые возбудители гнойных воспалений. Гр (+) – окрашиваются в фиолетовый цвет.

5. Тетракокки (от лат. tetra – четыре.) Деление клеток в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с образованием тетрад. Патогенные для человека виды встречаются редко.Гр (+) – окрашиваются в фиолетовый цвет.

6. Сарцины (от лат.sarcina –связка, тюк.) Деление клеток в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях с образованием пакетов (тюков) из 8, 16, 32 и большего числа особей. Встречаются в воздухе, существуют условно - патогенные представители.

Гр (+) – окрашиваются в фиолетовый цвет.

Палочковидные патогенные бактерии.

Термин “ Бактерия”(от греч.bakteria - палочка) применяется как название всего царства прокариот и палочек не образующих спор.

Палочки, образующие споры, подразделяются на:

-бациллы (от лат.bacillus- палочка)  представитель возбудитель сибирской язвы                       (bacillus anthracite).

-клостридии (от лат. clostridium – веретенообразный) представитель возбудитель столбняка (Clostridium tetani).

       Палочки бывают длинными-3мкм как представитель возбудитель газовой гангрены (Clostridium novyi); короткими -1,5-3 мкм как кишечная палочка (Escherichia coli) и большинство возбудителей кишечных инфекций; очень короткими –менее 1мкм как представитель возбудитель бруцеллёза   (brucella meiitensis).

       Концы палочек могут быть закруглёнными как у кишечной палочки, утолщёнными как у возбудителя дифтерии. Палочка может иметь яйцевидную форму как возбудитель чумы (Yersinia pestis).

По диаметру их делят на тонкие как возбудитель туберкулёза (Мycobactvrium tuberculosis) и толстые как возбудитель газовой гангрены (Clostridium perfringens).

По взаиморасположению бактерий их подразделяют на 3 группы:

Монобактерии - палочки располагаются одиночно и беспорядочно. Гр (-)-окрашиваются

Диплобактерии – располагаются попарно.                                          в красный цвет

Стрептобациллы – располагаются цепочкой.

 

 

Извитые патогенные бактерии.

       По количеству и характеру завитков, а также диаметру клеток подразделяют на 2 группы: 

1.Вибрионы (от греч.Vibrio- изгибаюсь) имеют один изгиб, представитель возбудитель холеры.

2. Спириллы (от греч. Speira – завиток) представитель спирохеты.

 

 

Строение бактериальной клетки.

Клетка – универсальная структурная единица всего живого. В её составе можно выделить структуры:

I. Клеточная стенка-   присуще только бактериям (кроме микоплазм). Выполняет функции:

Ø Определяет и сохраняет постоянную форму бактерий.

Ø Защищает клетку от действия механических и осмотических сил внешней среды.

Ø Участвует в регуляции роста и деления клеток.

Ø Обеспечивает связь с внешней средой.

Клеточная стенка характеризуется наличием уникального химического соединения- пептидогликана, наделяющего клетку важными иммунобиологическими свойствами:

Ø Пептидогликан активизирует работу иммунной системы, запускает систему комплемента.

Ø Защищает бактерии особенно грамположительные от фагоцитоза.

Ø Способствует развитию аллергических реакций.(ГЗТ)

Ø Обладает противоопухолевым действием.

Ø Оказывает пирогенное действие на организм животных и человека.

Ø Нарушение его синтеза приводит к превращению бактерий из S - формы в L – форму с помощью чего происходит длительное персистирование (нахождение) возбудителя в организме – одна из основных причин перехода заболевания из острой формы в хроническую. Соответственно L – трансформация как и спорообразование, является важнейшей формой приспособления бактерий к неблагоприятным условиям существования.

II. Наружная мембрана – состоит из двух слоёв липидов и набора белков, локализованных мозаично. Два из основных белков связаны с пептидогликаном. Эти белки- порины образуют диффузные поры, через которые в клетку проникают мелкие молекулы. Второстепенные белки выполняют специфические функции: одни обеспечивают механизмы питания, участвуют в облегчённой диффузии, другие в активном транспорте молекул через наружную мембрану и регуляции клеточного деления. Наружная мембрана выполняет функцию барьера, через который в клетку не способны проникать крупные молекулы, что является одним из механизмов устойчивости грамотрицательных бактерий к антибиотикам.

Если бактерии поместить в гипертонический раствор, то наступает обезвоживание клеток, цитоплазма съёживается,  в результате клетки гибнут – это явление называется плазмолизом. Этим свойством пользуются для консервирования пищевых продуктов с помощью концентрированных растворов соли или сахара. Устойчивы, к плазмолизу возбудитель ботулизма и золотистый стафилококк, которые являются частыми виновникам пищевых отравлений.

 Если бактерии поместить в гипотонический раствор или дистиллированную воду, то происходит противоположное явление – плазмоптиз- вода устремляется в клетки происходит их набухание и разрушение.

III. Цитоплазматическая мембрана - является полифункциональной структурой:

Ø Цитоплазматическая мембрана воспринимает всю химическую информацию,  поступающую из вне.

Ø Является осмотическим барьером, благодаря чему внутри клетки поддерживается определённое осмотическое давление.

Ø Цитоплазматическая мембрана вместе с клеточной стенкой и участвует в регуляции роста и клеточного деления.

Ø Место генерации энергии у бактерий.

Ø Цитоплазматическая мембрана связана со жгутиками, аппаратом регуляции движения.

Ø Цитоплазматическая мембрана участвует в процессах транспорта питательных веществ, в клетку и продуктов жизнедеятельности из клетки. В ней содержатся белки участвующие в облегчённой диффузии и активном транспорте.

Ø Участвует в осуществление биосинтеза белка путём стабилизации рибосом.

Ø Участвует в образовании мезосом.

Цитоплазматическая мембрана содержит:

 

25-40% фосфолипидов образующих 2 слоя. Молекулы фосфолипидов ассиметричны, головки несут электрический заряд, хвостики – нейтральны.

                                                                                                                                                 

 

 

Цитоплазматическая мембрана связана с процессами жизнеобеспечения клетки: облегчённой диффузией и активным транспортом. Вместе с клеточной стенкой она образует оболочку клетки.

 

IV. Цитоплазма - сложная коллоидная система. В ней располагается ядерный аппарат – нуклеоплазма, который не отделён от неё никакими мембранами. Кроме хромосом в цитоплазме многих патогенных бактерий, имеются плазмиды. В  цитоплазме располагаются рибосомы, мезосомы, макромолекулы (тРНК, аминокислоты, нуклеотиды), различные включения(капельки липидов, воск, сера, гранулы гликогена как у клостридий, зерна валютина- как у возбудителя дифтерии).

 

V. Периплазматическое пространство - находится между цитоплазматической мембраной  и пептидогликаном. Мезосомы и поры из клеточной стенки открываются в периплазматическое пространство. Это пространство обеспечивает взаимосвязь цитоплазматической мембраны и клеточной стенки.

 

VI. Капсула – представляет собой слизистый слой, связанный с клеточной стенкой. Она служит внешним покровом бактерии. Некоторые патогенные бактерии образуют капсулу только в организме человека и животных, как возбудители газовой гангрены, сибирской язвы. Капсула наделяет бактерию многими важными свойствами:

 

v образует оболочку бактерий;

v предохраняет от высыхания;

v несёт запас питательных веществ;

v готовят вакцины из компонентов капсулы для защиты против менингококковых и пневмококковых инфекций;

v являются фактором патогенности для бактерий: они либо маскируют их от фагоцитов, либо подавляют фагоцитоз. Утрата способности  синтезировать капсулу у пневмококка, например, сопровождается полной утратой патогенности.

 

VII. Жгутики – необходимы для движения бактерий. Они, получая химический сигнал из окружающей среды, изменяют направления движения и выбирают оптимальные условия для своего существования. По характеру расположения жгутиков и их количеству бактерии делят:

1) Монотрихи - один полярно расположенный жгутик(как у холерного вибриона).

2) Лофотрихи  -пучок жгутиков на одном конце.

3) Амфитрихи – пучки жгутиков с двух концов.

4) Перитрихи - множество жгутиков вокруг клетки(как у кишечной палочки).

VIII. Спора - защитная форма в неблагоприятных условиях существования. Это своеобразные покоящиеся клетки. Они обладают высокой устойчивостью к высушиванию, действию повышенной температуры и химических веществ. Высокую резистентность (устойчивость) спор к действию внешних факторов связывают  с присутствием в оболочке большого количества Са. Споры в клетке могут располагаться:

v центрально – как у возбудителя сибирской язвы;

v субтерминально- как у возбудителя ботулизма;

v терминально - как у возбудителя столбняка.

 

Тема: Физиология бактерий.

Физиология бактерий   изучает жизненные функции микроорганизмов: питание, дыхание, рост и размножение. Обмен веществ клетки и все биохимические процессы – метаболизм. Различают 2 его стороны: анаболизм и катаболизм. Анаболизм – синтез клеточных структур. Катаболизм – это совокупность реакций, обеспечивающих клетку энергией.

Механизмы питания бактерий.

Обмен происходит между клеткой и внешней средой и контролируется клеточной мембраной. Она проницаема для многих веществ, поток идёт в двух направлениях (из клетки и в клетку), но структура мембраны такова, что она обладает избирательной и неравномерной проницаемостью, определяющей 3 механизма питания бактерий: 

I. Пассивная диффузия - осуществляется за счёт различного содержания веществ в среде и в клетке, происходит в направлении от большей концентрации к меньшей. Когда концентрация вещества по ту и другую сторону мембраны уравнивается, пассивная диффузия прекращается. Таким путём в клетку поступает и покидает её вода с растворенными в ней мелкими молекулами, способными проходить через мелкие поры мембраны. Эта диффузия не специфична и не требует затрат энергии.

II. Облегчённая диффузия – протекает при обязательном участие специфических белков локализованных (находящихся) на мембране. Они названы пермеазы (от англ. permeate – проникать, проходить сквозь). Свойство пермеаз – способность проходить через мембрану с присоединённой молекулой субстрата. Таким способом эритроциты поглощают глюкозу.

III. Активный транспорт – с его помощью растворенные вещества поступают в клетку, что требует затрат энергии. У бактерий этот механизм питания – преобладающий.У многих бактерий, особенно грамотрицательных в активном транспорте принимают участие особые связывающие белки, локализованные в периплазматическом пространстве, они обладают сродством к различным питательным веществам – аминокислотам, сахарам, неорганическим ионам. Связывающие белки образуют прочные комплексы с субстратами и необходимы для переноса через мембрану. Функционируют связывающие белки только вместе с пермеазами

Способы питания бактерий.

Углеродное питание. К числу важнейших химических элементов, необходимых для синтеза органических соединений, относят: углерод (С), азот (N), водород (Н), кислород (О). Свою потребность в водороде и кислороде бактерии удовлетворяют через воду. По способу углеродного питания бактерии делятся на: аутотрофы (автотрофы) и гетеротрофы.

Автотрофы – организмы, которые полностью удовлетворяют свои потребности в углероде за счёт СО₂ . Они способны синтезировать органические вещества из неорганических, используя энергию света и окислительные реакции.

Гетеротрофы - организмы, которые не могут полностью удовлетворить свои потребности в углероде за счёт СО₂ , а требуют для своего питания готовых органических соединений. Гетеротрофы подразделяются - на сапрофитов и паразитов.

Сапрофиты – источником питания служат мертвые органические субстраты.

Паразиты – живут за счёт живых тканей животных и растений.

Гетеротрофы усваивают углерод из готовых органических соединений, для чего требуется энергия. Существуют 2 источника энергии- фотосинтез и хемосинтез.

Фотосинтез - это синтез за счёт энергии солнечного света. Хемосинтез - это энергия, которую получают за счёт окисления неорганических соединений.

 

Азотное питание.   По способу азотного питания бактерии подразделяются: на аминоавтотрофов и аминогетеротрофов.

Аминоавтотрофы – способны полностью удовлетворять свои потребности в азоте, необходимом для синтеза белков и нуклеиновых кислот, с помощью атмосферного и минерального азота.

Аминогетеротрофы - для роста и размножения нуждаются в готовых органических азотистых соединениях: некоторых аминокислотах и витаминах.

К числу аминоавтотрофов относятся азотфиксирующие бактерии, свободно живущие в почве –клубеньковые бактерии (они размножаются на корнях бобовых растений).Симбиоз их с растениями взаимовыгоден, так как вместе они продуцируют ряд физиологически активных соединений, которые благоприятно влияют на бобовые растения. В почве они обитают как сапрофиты. Вторая группа аминоавтотрофов представлена нитрифицирующими бактериями, которые используют для синтеза белков в качестве источника азота, соли аммиака, азотистой и азотной кислот. Эти 2 группы бактерий играют важную роль в обеспечении плодородия почв.

Аминогетеротрофы для роста и размножения нуждаются в различных органических азотистых соединениях. Многие бактерии синтезирую аминокислоты и основания из минеральных источников азота и нуждаются в витаминах (ростовых факторах): вит. Н, вит.В₁ , вит. В₂ , вит.В₃ , вит.В₄, вит. В₅,вит.В₉.

Для нормальной жизнедеятельности бактерии обязательно нуждаются в ионах: Na, K, Cl, Ca²⁺ , Mn²⁺  , Mg²⁺  ,Fe²⁺  , Cu²⁺  , а также в сере и фосфоре, которые поступают в клетку путём диффузии и активного транспорта. Все процессы обмена веществ представляют собой цепь взаимосвязанных во времени и в пространстве саморегулируемых реакций. Каждая из реакций катализируется(ускоряется) соответствующим ферментом.

Ферменты.

Ферменты (от греч fermentum- закваска), или энзимы - специфические белковые катализаторы, присутствующие во всех живых клетках. Их нет у плазмид и некоторых вирусов. У бактерий обнаружены 6 классов ферментов:

 

1. оксидоредуктазы (катализируют окислительно-восстановительные реакции);

2. трансферазы (катализируют реакции переноса групп атомов и др веществ);

3. гидролазы (катализируют, расщепление различных соединений - гидролиз белков, жиров, углеводов. Белки – до аминокислот и пептонов, жиры –до жирных кислот и глицерина, углеводы – до ди- и моносахаридов);

4. лигазы (катализируют реакции отщепления от субстрата химической группы или, наоборот, присоединение её);

5. изомеразы (катализируют внутримолекулярные превращения);

6. синтетазы (катализируют соединение двух молекул).

Изучение ферментов у бактерий представляет интерес для микробиологической промышленности (их используют в пивоварении, виноделии, для улучшения пористости хлеба). Изучение обмена веществ патогенных бактерий, необходимо для понимания механизмов, с помощью которых они реализуют свою патогенность т.е. для выяснения патогенеза инфекционных заболеваний.

Дыхание бактерий.

 

По типу дыхания бактерии делятся на:

1. строгие аэробы – размножаются только в присутствии кислорода (О₂ ).

2. микроаэрофилы – нуждаются в уменьшенной концентрации кислорода.

3. факультативные анаэробы - способны потреблять глюкозу и размножаться как  в аэробных так и в анаэробных условиях.

4. строгие анаэробы – размножаются только при отсутствии кислорода.

К аэробам относят таких микроорганизмов как возбудитель холеры, туберкулёза и дифтерии, а к анаэробам возбудитель столбняка и газовой гангрены.

 

Рост и размножение бактерий.

Рост бактерий - это увеличение клеток за счёт синтеза пластического материала в процессе питания.

Размножение – это увеличение числа особей в микробной популяции.

Скорость деления бактерий в среднем составляет 20-30 минут.

Размножение бактерий в жидкой питательной среде идёт в 4 фазы:

v исходная – клетки адаптируются к питательной среде, возрастает интенсивность обменных процессов, увеличивается размер клеток. К концу фазы клетки начинают размножаться;

v логарифмического роста – энергичное размножение количество клеток возрастает в геометрической прогрессии. В этой фазе наибольшая биохимическая и биологическая активность;

v стационарная – число вновь появившихся клеток равно числу отмирающих;

v отмирания – жизнеспособность  клеток снижается и они погибают.

Причинами гибели клеток могут быть:

o истощение питательной среды;

o накопление в питательной среде продуктов распада.

 

 

Тема: Экология микроорганизмов.

Экология микроорганизмов – изучает их взаимоотношения с окружающей средой и между собой.

Сообщество микробов, обитающих на определённых участках среды, называется микробиоценозом.

Многочисленные микробы окружающей среды участвуют в процессах круговорота веществ в природе, уничтожают остатки погибших животных и растений, повышают плодородие почв, поддерживают устойчивое равновесие в биосфере. В качестве нормальной микрофлоры микроорганизмы выполняют ряд, функций полезных для организма.

Микрофлора почвы.

Микробы принимают участие в процессах почвообразования и самоочищения, круговорота в природе азота, углерода и других элементов. В почве обитают – бактерии, грибы, лишайники, простейшие. Численность бактерий в почве достигает 10 млрд. клеток в 1г. В почве живут азотфиксирующие и гнилостные бактерии. Патогенные спорообразующие палочки (возбудители сибирской язвы, ботулизма, столбняка, газовой гангрены) способны не только длительно сохраняться в почве, но и размножаться в ней.

Кишечные бактерии - кишечная палочка, возбудители брюшного тифа, сальмонеллёзов, дизентерии - могут попадать в почву с фекалиями, но здесь отсутствуют условия для их размножения и они постепенно отмирают. Обнаружение кишечной палочки в значительных количествах является показателем загрязнения почвы фекалиями человека и животных, что свидетельствует о санитарно-эпидемиологическом неблагополучии.

В почве находятся многочисленные грибы. Они участвуют в почвообразовательных процессах, превращениях соединений азота, выделяют биологически активные вещества, в том числе антибиотики и токсины. Токсинообразующие грибы, попадая в продукты питания вызывают интоксикации- мико и афлатоксикозы. Количество простейших в почве от 500 до 500.000 на 1г. Питаясь бактериями и органическими остатками, простейшие изменения органического состава почвы.

 

Микрофлора воды.

Вместе с загрязнёнными ливневыми, талыми сточными водами в озёра и реки попадают представители нормальной микрофлоры человека и животных (кишечная палочка, энтеробактер, энтерококк и др.), также возбудители кишечных инфекций (брюшного тифа, паратифов, дизентерии, холеры, лептоспироза, энтеровирусных инфекций и др.) Вода – фактор передачи множества инфекций. Некоторые возбудители не только выживают в воде, но и размножаются, например, как холерный вибрион.

 

Микрофлора воздуха.

 

В воздух попадают микроорганизмы из дыхательных путей и с каплями слюны человека и животных. Здесь обнаруживаются кокко- и палочковидные бактерии, актиномицеты, грибы, вирусы. Большое количество микроорганизмов присутствует в воздухе крупных городов. Солнечные лучи способствуют гибели микроорганизмов. Много их содержится в воздухе закрытых помещений, микробная обсеменённость которых зависит от условий уборки, уровня освещённости, количества людей в помещении, частоты проветривания.

 

Микробное число или микробная обсеменённость - выражается в количестве микроорганизмов в 1 м³ воздуха. Этот показатель характеризует санитарно- гигиеническое состояние воздуха. Косвенно о выделении патогенныхмикроорганизмов при разговоре, кашле, чиханье больных и носителей судят по наличию санитарно- показательных бактерий - золотистого стафилококка и стрептококков.

 

Микрофлора организма человека.

Организм человека заселён (колонизирован) примерно 500 видами микроорганизмов, составляющих его нормальную микрофлору (микробиоциноз). Они находятся в состоянии равновесия (эубиоз) друг с другом и организмом человека. Различают нормальную микрофлору – кожи, слизистых оболочек рта, верхних дыхательных путей, пищеварительного тракта и мочеполовой системы. Формирование микрофлоры новорожденных начинается с попадания микроорганизмов в процессе родовой деятельности на кожу и слизистые. В дальнейшем её качественный состав определяется санитарным состоянием среды обитания и типом вскармливания. Нормальная микрофлора становится устойчивой к 1-3 месяцу жизни и сходной с микрофлорой взрослого.

Микрофлора кожи. Микроорганизмы, составляющие нормальную микрофлору кожи, образуют биологическую пленку, устойчивую к различным воздействиям. В норме на 1 см² кожи приходится около 8000 микроорганизмов. При её загрязнении и несоблюдении правил гигиены происходит их усиленный рост и размножение, что определяет запах тела

.

Микрофлора верхних дыхательных путей. Попадают пылевые частицы, “нагруженные”  микроорганизмами, большая часть которых задерживается в ротовой полости и глотке. Здесь обитают бактероиды, коринеформные бактерии, гемофильные палочки, пептококки, лактобактерии, стафилококки, стрептококки, непатогенные нейссерии.

 

Микрофлора влагалища. Включают бактероиды, лактобактерии, пептострептококи, бифидобактерии.

 

 

Микробная экология кишечника и её нарушение. Микрофлора пищеварительного тракта является наиболее представительной. Микрофлора кишечника влияет на формирование и поддержание иммунитета. В кишечнике содержится около 1,5 кг микроорганизмов – бифидобактерии, лактобактерии, бактероиды, эубактерии, пептострептококи, энтерококки, кишечная палочка и др. Микрофлора организма человека является антагонистом гнилостной микрофлоры, продуцируя молочную и уксусную кислоты, антибиотики. При снижении сопротивляемости организма отдельные представители нормальной микрофлоры могут стать причиной эндогенной инфекции.

Состояние эубиоза- динамического равновесия микрофлоры и организма человека, может нарушаться под влиянием различных факторов, в результате развивается дисбактериоз или дисбиоз.

Дисбиоз- синдром избыточного роста бактерий, отражающих контаминацию тонкого кишечника.

Дисбактериоз – изменение количественного соотношения и состава нормальной микрофлоры организма, главным образом кишечника, когда происходит уменьшение количества или исчезновение, составляющих её микроорганизмов и появление много несвойственных микробов.

Обычно соотношение нарушается в сторону факультативно – анаэробной   микрофлоры, грамотрицательных палочек, стафилококков, дрожжеподобные грибы Candida. Дисбактериоз развивается потому, что антибиотики с широким спектром действия влияют не только на возбудителя, но и на нормальную микрофлору, угнетая её размножение. Если снижены защитные силы организма, то активно начинают размножаться стафилококки, грибы Candida, кишечная палочка, протей и др. Наиболее тяжёлыми формами дисбактериозов, представляющими уже самостоятельные заболевания, являются стафилококковые пневмонии, стафилококковые сепсисы, кандидомикозы, колиты. Микрофлору ЖКТ делят на мукозную (М – микрофлору), соприкасающуюся со слизистой оболочки кишки просветную (П- микрофлору) – её основа микробы, расположенные в просвете кишки.

Микрофлора тонкого и толстого кишечника.

Состав микрофлоры тонкого кишечника.	Состав микрофлоры толстого кишечника.
50%- актиномицеты 25%- аэробные кокки (стафило-, стрепто- и энтерококки) 20-30% - бифидо и лактобациллы 10% - анаэробов (пептострептококки, бактероиды, клостридии) 1%- энтеробактерии.	90-95% -анаэробы (бифидобактерии и бактероиды) 20%- пептострептококки, клостридии бактероиды 5-10% -строгие аэробы и факультативная флора

Функции нормальной микрофлоры кишечника:

1. Колонизационная резистентность (устойчивость) благодаря антагонистическим взаимоотношениям нормальной микрофлоры с условно-патогенными микроорганизмами.

2.  Ферментопродуцирующая функция- участие в гидролизе клетчатки, остатков пищевого химуса, в поддержании нормального газового состава и уровня РН.

3. Участие в синтетической, пищеварительной и детоксикационной (по отношению к экзо и эндотоксинам) функциях кишечника.

4. Поддержание высоких уровней лизоцима, секреторных Ig, интерферона, важных для иммунологической резистентности.

5. Стимуляция синтеза биологически активных веществ (БАВ) – незаменимых аминокислот, а также медиаторов, участвующих в регуляции системы пищеварения.

6. Усиление физиологической активности ЖКТ.

7. Участие в синтезе витаминов К, группы В, фолиевой кислоты, никотиновой кислоты, во всасывании и усвоении витамина D   и солей Ca.

8. Ферментное расщепление не переваренных в тонком кишечнике веществ с образованием аминов, фенолов, органических  кислот.

9. Подавление образования токсичных продуктов белкового обмена- индола, фенола и др. обладающих, канцерогенными свойствами.

10. Снижение уровня холестерина.

11. Участие в синтезе эстрогенов.

 

Для обеспечения разнообразных функций микрофлоры существуют факторы, способствующие постоянному составу микрофлоры.

Механические

1. Нормальная моторика кишечника, препятствующая застою его содержимого.

2. Наличие илеоцекального клапана, благодаря чему невозможно ретроградное поступление бактерий из толстого кишечника в тонкий.

3. Быстрое, постоянное обновление ЖКТ.

 

Химические

1. Выработка пепсина, трипсина, желчных кислот, соков, секретируемых слизистой кишечника.

2. Сохранение секреции соляной кислоты, как предотвращение размножения бактерий в верхних отделах пищеварительного тракта.

3. Выработка факторов иммунной защиты – интерферона, комплемента, лизоцима, лактоферрина, и синтез секреторного Ig А.

 

Постоянную флору толстой кишки называют резидентной (обязательной). При этом облигатные «строгие» анаэробы (бифидобактерии и бактероиды) достигают 90 % микрофлоры, а аэробы (лактобактерии, энтерококки, кишечная палочка) – 8-9%. Биомасса всех микробных тел в кишечнике 2,5- 3 кг, а количество бактерий в 1гр кишечного содержимого в 300 раз превышает число людей, живущих на Земле.

 

Причины и факторы, способствующие нарушению микробиоценоза кишечника.

I. К внешним факторам относят:

1. Санитарно- гигиенические

2. Физические и химические

Ø Лечение препаратами (лечение цитостатиками, антибактериальными препаратами в больших дозах, длительными и повторными курсами).

Ø Ксенобиотики

                               3.Неполноценное питание (раздельное, экзотические диеты).

                               4.Голодание.

                               5.Дистресс (физический и эмоциональный)

                               6. Профессиональные

                               7.Климатогеографические (смена климатических поясов).

                             8.Воздействие ионизирующей радиации.

                             9. Частое употребление слабительных средств

                            10. Жизнь в экстремальных условиях.

                            11.Злоупотребление спиртными напитками

                            12. Избыточное УФО

                            13.Бактериальные инфекции (иерсиниоз, сальмонеллёз, шигеллёз и др.)

                            14. Гельментозы.

                

 

II. К внутренним факторам относят:

1. Возраст (младенческий, старческий)

2. Заболевания органов пищеварения

3. Аномалии строения ЖКТ.

4. Иммунные нарушения, особенно связанные с дефицитом секреторного Ig А.

5. Тяжело протекающие функциональные заболевания ЖКТ

6.  Тяжело протекающие эндокринные заболевания (сахарный диабет)

7. Онкологические заболевания

8. Аллергические заболевания, связанные с патологией ЖКТ.

 

Принципы лечения и поддержания нормального состава кишечной микрофлоры.

I. Выявление заболевания, лежащего в основе нарушения кишечной микрофлоры.

II. Проведение этиологического лечения с целью нормализации процессов пищеварения, всасывания, моторной функции пищеварительного тракта.

III. Соблюдение диеты, соответствующей заболеванию и типу диспепсии:

Ø При бродильных процессах - на 5-7дней ограничивают углеводы, растительную клетчатку.

Ø При гнилостных процессах ограничивают жиры, белки исключают бобовые, молоко, богатые эфирными маслами продукты(зелёный лук, редька, репа, чеснок и другие).

IV. Применение биологически активных добавок к пище.

V. Назначение антибактериальных средств, для устранения избыточного обсеменения тонкой кишки.

VI. Восстановление нормальной микрофлоры.

VII. Обязательное применение пробиотиков и пребиотиков.

VIII. При лечении дисбактериозов необходимо:

Ø соблюдать режим питания(состав продуктов, количество и время приёма пищи);

Ø лечить только специальными бактериальными препаратами –эубиотиками, а антибиотиками лечить нельзя.

К эубиотикам относят бактериальные препараты-колибактерин(высушенная взвесь живых бактерий, антагонистически активных в отношении возбудителей дизентерии, кишечной палочки), бифидумбактерин (высушенная взвесь живых бифидобактерий),лактоблактерин (высушенная взвесь живых лактобактерий).

Пробиотики - препараты микробного происхождения, способствующие регуляции микробной флоры кишечника.

Пребиотики- препараты немикробного происхождения, стимулирующие рост или активность микрофлоры кишечника. К ним относят лактулозу и препараты на её основе- дюфалак, лактусан, нормазе. Лактулоза показана – детям, подросткам, пожилым, беременным, кормящим, больным сахарным диабетом, с почечной недостаточностью, после операций, после, перенесённого инсульта, инфаркта, больные с рассеянным склерозом и с нарушениями ЖКТ.

Синбиотики- комбинированныепрепараты из пробиотиков и пребиотиков. К синбиотикам относят Бифидобакс- комплекс, выделенный из земляной груши.

Бактериальные препараты- обладают селективной (избирательной) антагонистической активностью (бактериофаги). К бактериофагам относят препараты- клебсиллёзный поливалентный очищенный, колипротейный пиобактериофаг жидкий, стафилококковый.

Существует ряд недостатков: - сложность доставки к очагу.

                                    - быстрое появление устойчивых форм бактерий к фагу.

 

 

 

Тема: Генетика микроорганизмов и её особенности.

Особенности генетики бактерии.

 

Генетическая система бактерий имеет 4 особенности:

 

1.Хромосомы бактерий и плазмид располагаются свободно в цитоплазме неограниченной от неё мембранами. Так как длина хромосомы во много раз превышает длину бактериальной клетки, то хромосома компактным образом в ней упакована, молекула ДНК находится в суперсперализированной форме. Такая упаковка способствует биосинтезу белка.

2.Бактерии являются гаплоидными организмами – имеют один набор генов.

Содержание ДНК не постоянно, может не в благоприятных условиях достигать значений эквивалентных по массе 2,4,6 и 8 хромосомами.

У всех других живых существ ДНК постоянная и она удваивается (кроме вирусов и плазмид) перед делением.

3.У бактерий в естественных условиях передача генетической информации происходит не только по вертикали, т.е. от родительской клетки к дочерним, но и по горизонтали, с помощью механизма конъюгации, трансдукции, трансформации и другие.

4.У бактерий кроме хромосомного генома есть дополнительный - плазмидный геном, наделяющий бактерию-хозяина,  важными биологическими свойствами: специфическим иммунитетом к различным антибиотика и другим химическим препаратам.

 

Если у бактерии увеличивается содержание ДНК, то также увеличивается количество рибосом. Содержание ДНК у бактерий зависит от условий роста. В благоприятных условиях оно возрастает. Регулируя содержание своих генов, бактерии приспосабливают скорость размножения к условиям роста.

Возможность регулировать свое размножение является главным условием выживания бактерий в окружающей среде и сохранения вида в природе.

 

Плазмиды и их значение.

У вирусов клетка ценой собственной жизни способствует размножению.

Плазмиды наоборот своим присутствием обеспечивают размножение бактерий в неблагоприятных для них условиях (например,  в присутствии химиопрепаратов). Спасая бактерии от гибели, обеспечивают собственное существование.

 

Плазмиды – это наипростейшие организмы, лишенные оболочки, собственных