Классификация и номенклатура в микробиологии. Основные таксономические категории микроорганизмов

История развития микробиологии.

Возникновение микробиологии как науки стало возможным после изобретения микроскопа. Первым, кто увидел и описал микроорганизмы, был голландский натуралист Антоний ван Левенгук (1632—1723), который сконструировал микроскоп, дававший увеличение до 300 раз.

Он установил шаровидные, палочковидные и извитые формы микробов.

Период конца XVII до середины XIX в. вошел в историю как описательный, или морфологический. Этот период создал условие для перехода к следующему, физиологическому, этапу в развитии микробиологии. Основоположник его — выдающийся французский ученый-химик. Луи Пастер (1822—1895). Первые работы в области микробиологии, выполненные им, направлены на изучение природы брожения.

В 1865 г. Пастер установил, что порча вина и пива вызывается попаданием в сусло посторонних микроорганизмов или диких дрожжей и предложил производить нагревание вина и пива при температурах до 100 °С. Этот способ получил название пастеризация. В 1868 г.

Инфекция.Периоды инфекционного развития.

Инфе́кция — опасность заражения живых организмовмикроорганизмами (бактериями, грибами, простейшими), а также вирусами, прионами, риккетсиями, микоплазмами, протеями, вибрионами, паразитами, насекомыми и членистоногими (очень редко). Термин означает различные виды взаимодействия чужеродных микроорганизмов с организмом человека (в медицине), животных (в зоотехнике, ветеринарии), растений (в агрономии).

Генерализованная инфекция — инфекция, при которой возбудители распространились преимущественно лимфо-гематогенным путём по всему макроорганизму.

Локальная инфекция — местное повреждение тканей организма под действием патогенных факторов микроорганизма.

С момента проникновения возбудителя в организм до клинического проявления симптомов заболевания проходит определенное время, получившее название инкубационного (скрытого) периода. Длительность его различна. При одних заболеваниях (грипп, ботулизм) он исчисляется часами, при других (бешенство, вирусный гепатит В) – неделями и даже месяцами, при медленных инфекциях – месяцами и годами. Для большинства инфекционных болезней длительность инкубационного периода составляет 1–3 нед.

Продолжительность инкубационного периода обусловлена несколькими факторами. До некоторой степени она связана с вирулентностью и инфицирующей дозой возбудителя. Инкубационный период тем короче, чем выше вирулентность и больше доза возбудителя.

Для распространения микроорганизма, его размножения, выработки им токсичных веществ необходимо определенное время. Однако главная роль принадлежит реактивности макроорганизма, от которой зависят не только возможность возникновения инфекционной болезни, но также интенсивность и темпы ее развития.

С начала инкубационного периода в организме меняются физиологические функции. Достигнув определенного уровня, они выражаются в виде клинических симптомов.

Продромальный период, или период предвестников заболевания

С появлением первых клинических признаков болезни начинается продромальный период, или период предвестников заболевания.

Период разгара заболевания

Периодо угасания заболевания

Период выздоровления (реконвалесценция) заболевания.

 

Классификация и номенклатура в микробиологии. Основные таксономические категории микроорганизмов

Микроорганизмы — это организмы, невидимые невооруженным глазом из-за их незначительных размеров. Этот критерий — единственный, который их объединяет. В остальном мир микроорганизмов еще более разнообразен, чем мир макроорганизмов.

Согласно современной систематике, микроорганизмы относятся к трем царствам:

1. Vira — к ним относятся вирусы;
2. Eucariotae — к ним относятся простейшие и грибы;
3. Procariotae — к ним относятся истинные бактерии, риккетсии, хламидии, микоплазмы, спирохеты, актиномицеты.

Основные отличия прокариот от эукариот состоят в том, что прокариоты не имеют:

1. морфологически оформленного ядра (нет ядерной мембраны и отсутствует ядрышко), его эквивалентом является нуклеоид, или генофор, представляющий собой замкнутую кольцевую двунитевую молекулу ДНК, прикрепленную в одной точке к цитоплазматической мембране; по аналогии с эукариотами эту молекулу называют хромосомной бактерией;
2. сетчатого аппарата Гольджи;
3. эндоплазматической сети;
4. митохондрий.

Имеется также ряд признаков или органелл, характерных для многих, но не для всех прокариот, которые позволяют отличать их от эукариотов:

1. многочисленные инвагинации цитоплазматической мембраны, которые называются мезосомы, они связаны с нуклеоидом и участвуют в делении клетки, спорообразовании, и дыхании бактериальной клетки;
2. специфический компонент клеточной стенки — муреин, по химической структуре — это пептидогликан (диаминопиеминовая кислота);
3. плазмиды — автономно реплицирующиеся кольцевидные молекулы двунитевой ДНК с меньшей, чем хромосома бактерий молекулярной массой. Они находятся наряду с нуклеоидом в цитоплазме, хотя могут быть и интегрированы в него, и несут наследственную информацию, не являющуюся жизненно необходимой для микробной клетки, но обеспечивающую ей те или иные селективные преимущества в окружающей среде. Наиболее известны плазмиды:
1. (F-плазмиды), обеспечивающие конъюгационный перенос между бактериями;
2. (R-плазмиды) — плазмиды лекарственной устойчивости, обеспечивающие циркуляцию среди бактерий генов, детерминирующих устойчивость к используемым для лечения различных заболеваний химиотерапевтическим средствам.

Бактерии — это прокариотические, преимущественно одноклеточные микроорганизмы, которые могут также образовывать ассоциации (группы) сходных клеток, характеризующиеся клеточными, но не организменными сходствами.

Порядки подразделяются на группы. Основными таксономическими критериями, позволяющими отнести штаммы бактерий к той или иной группе, являются:

1. морфология микробных клеток (кокки, палочки, извитые);
2. отношение к окраске по Граму — тинкториальные свойства (грамположительные и грамотрицательные);
3. тип биологического окисления — аэробы, факультативные анаэробы, облигатные анаэробы;
4. способность к спорообразованию.

Существует внутривидовая дифференцировка бактерий на варианты:

1. по биологическим свойствам (биовары или биотипы);
2. по биохимической активности (ферментовары);
3. по антигенному строению (серовары или серотипы);
4. по чувствительности к бактериофагам (фаговары или фаготипы);
5. по устойчивости к антибиотикам (резистентовары).

В микробиологии широко применяют специальные термины — культура, штамм, клон.

Культура — это видимая глазом совокупность бактерий на питательных средах. Культуры могут быть чистыми (совокупность бактерий одного вида) и смешанными (совокупность бактерий двух или более видов).

Штамм — это совокупность бактерий одного вида, выделенных из разных источников или из одного источника в разное время. Штаммы могут различаться по некоторым признакам, не выходящим за пределы характеристики вида.

Клон — это совокупность бактерий, являющихся потомством одной клетки.

Клетки иммунной системы

Основные клетки иммунной системы – это Лейкоциты. Они являются главными элементами врожденного и приобретенного иммунитета. Все лейкоциты делятся на множество подгрупп, каждая их которых отвечает за определенные действия иммунитета. Клетками врожденного иммунитета являются фагоциты, естественные киллеры, базофилы, тучные клетки и эозинофилы. Работа этих клеток заключается в том, что они определяют и уничтожают вредоносных агентов. Они «заглатывают» и переваривают чужаков, а если это крупные чужеродные тела (крупные опухолевые клетки или паразиты), то выделяют вещество, способное их уничтожить.

Фагоциты
Фагоциты занимаются тем, что путешествуют по организму, разыскивая чужаков, однако они могут и призываться в конкретное место организма. Когда фагоцит заглатывает вредный организм, последний попадает в ловушку и погибает в процессе пищеварения или дыхательного взрыва. Уничтожив патогенный организм, фагоциты передают информацию о нем лимфоцитам, которые, в свою очередь, вырабатывают специфический антиген. Этот антиген является своего рода «зеркалом» патогенна, по которому в дальнейшемиммунная система (ИС) способна быстро распознать его и вовремя нейтрализовать. Фагоцитоз – это один из самых древних способов защиты организма, так как его обнаружили и у позвоночных, и у беспозвоночных. Необходимое влияние нейтрофилов, макрофагов, моноцитов и дендритных клеток можно отнести к фагоцитозу.

Лимфоциты
Основные функции приобретенного иммунитета выполняют лимфоциты, являющиеся подвидом лейкоцитов. Лимфоциты распознают вредителей в крови, тканях, внутри и снаружи клеток. Лимфоциты делятся на B-клетки и T-клетки и образуются они вкостном мозге, а T-лимфоциты еще и в тимусе. B-клетки занимаются тем, что производят антитела (клетки, способные распознать и указать иммунной системе на появление вредителя), а T-клетки являются основой специфического иммунного ответа.

 

5.Возбудитель лептоспироза

Лептоспироз — острая инфекционная болезнь, возбудителем которой являются бактерии рода лептоспира(Leptospira). Болезнь характеризуется поражением капилляров, часто поражением печени, почек, мышц, явлениями интоксикации, сопровождается волнообразной лихорадкой. Ранее это заболевание имело название иктеро-геморрагическая лихорадка, болезнь Васильева — Вейля.

Лептоспироз - острая инфекционная болезнь, вызываемая различными серотипами лептоспир, характеризуется лихорадкой, симптомами общей интоксикации, поражением почек, печени, нервной системы. При тяжелых случаях наблюдается желтуха, геморрагический синдром, острая почечная недостаточность и менингит.

Возбудитель относится к роду Leptospira, который включает в себя только один вид Leptospira interrogans. Вид подразделяется на два комплекса - паразитический (Interrogans) и сапрофитный (Biflexa).

 

6. Принципы и методы идентификации микроорганизмов

 

Основными методами распознавания бактерий являются:

· метод прямого прижизненного окрашивания различных проб воды, почв и осадков;

· прямые методы оценки метаболической активности клетки;

· метод молекулярного анализа;

· метод обратной транскрипции.

Перечисленные методы представляют собой основу для исследователей и являются базисом для большого количества методик, которые позволяют определять такие свойства бактерий, как:

· морфологические (особенности и индивидуальные свойства строения клеток);

· культуральные свойства (питание, дыхание, условия для роста бактериальной культуры);

· ферментативные (биохимические свойства, связанные со способностью бактериальной культуры расщеплять сахара, белки, разрушать эритроциты);

· антигенные (свойства, связанные с особенностями антигенов чистой бактериальной культуры).

· Принципы классификации и идентификации разных групп прокариот и эукариотных микроорганизмов имеют существенные различия. Идентификация грибов до классов, порядков и семейств основана на характерных чертах строения и способах образования половых структур, используется характеристика бесполых спороношений, строение и степень развития мицелия, культуральные (колония) и физиологические признаки. Дифференциация родов внутри семейств и видов проводится с применением морфологических, физиологических и культуральных особенностей. Единого определителя для идентификации всех грибов не существует. Идентификация дрожжевых грибов основана на культуральных (макроморфологических), цитологических, физиолого-биохимических особенностях, характеристике жизненных циклов и полового процесса, специфических признаках, связанных с экологией.

· Таким образом, идентификация эукариот базируется главным образом на особенностях их морфологии и циклов развития.

· Идентификация прокариот, менее морфологически разнообразных, чем эукариоты, основана на использовании широкого спектра фенотипических и генотипических признаков, особенно функциональных особенностей. При описании и идентификации бактерий изучают их культуральные свойства, морфологию, организацию клетки, физиолого-биохимические особенности, химический состав клеток, содержание гуанина и цитозина (ГЦ) в ДНК и др. При этом необходимо соблюдать следующие правила: работать с чистыми культурами, применять стандартные методы исследования, использовать для инокуляции клетки, находящиеся в активном физиологическом состоянии.

· Морфологические свойства (характерный особенности роста бактерий на плотных и жидких питательных средах) обычно используют для характеристики, но не для идентификации.

· Морфологическая идентификация проводится по форме и размерам клеток, их подвижности, наличии жгутиков и типу жгутикования, способности к спорообразованию, окраске клеток по Граму, строению их клеточных стенок, выявлению в клетках характерных мембранных систем (хлоросом, аэросом, карбоксисом и пр.).

 

7. Формы иммунного ответа

Иммунный ответ – это цепь последовательных сложных кооперативных процессов, идущих в иммунной системе в ответ на действие антигена в организме.

Различают:

1) первичный иммунный ответ;

2) вторичный иммунный ответ.

Любой иммунный ответ состоит из двух фаз:

1) индуктивной(представление и распознавание антигена);

2) продуктивной(обнаруживаются продукты иммунного ответа).

Далее иммунный ответ возможен в виде по одного из трех вариантов:

1) клеточный иммунный ответ;

2) гуморальный иммунный ответ;

3) иммунологическая толерантность.

Клеточный иммунный ответ – это функция T-лимфоцитов. Происходит образование эффекторных клеток – T-киллеров, способных уничтожать клетки, имеющие антигенную структуру путем прямой цитотоксичности и путем синтеза лимфокинов, которые участвуют в процессах взаимодействия клеток (макрофагов, T-клеток, B-клеток) при иммунном ответе. В регуляции иммунного ответа участвуют два подтипа T-клеток: T-хелперы усиливают иммунный ответ, T-супрессоры оказывают противоположное влияние.

Гуморальный иммунитет – это функция B-клеток. Т-хелперы, получившие антигенную информацию, передают ее В-лимфоцитам. В-лимфоциты формируют клон антителопродуцирующих клеток. При этом происходит преобразование B-клеток в плазматические клетки, секретирующие иммуноглобулины (антитела), которые имеют специфическую активность против внедрившегося антигена.

Иммунный ответ характеризуется:

1) специфичностью (реактивность направлена только на определенный агент, который называется антигеном);

2) потенцированием (способностью производить усиленный ответ при постоянном поступлении в организм одного и того же антигена);

3) иммунологической памятью (способностью распознавать и производить усиленный ответ против того же самого антигена при повторном его попадании в организм, даже если первое и последующие попадания происходят через большие промежутки времени).

 

Патогенные микоплазмы

Микоплазмы — это микроорганизмы, занимающие в медицинской классификации промежуточное положение между бактериями, грибами и вирусами.

Микоплазмы имеют маленькие размеры (300 нм), из-за чего они не видны даже в световой микроскоп, у них нет собственной клеточной оболочки, и это сближает их с вирусами.

Точно так же, как вирусы, микоплазмы не могут существовать иначе, чем паразитируя на клетках хозяина, из которых микоплазмы получают основные питательные вещества. Однако, в отличие от вирусов, микоплазмы способны расти в бесклеточной среде.

Микоплазмы — это самые мелкие микроорганизмы, способные жить и размножаться автономно. Размножаются микоплазмы делением и почкованием. Поэтому иногда их рассматривают как переходную ступень от вирусов к одноклеточным микроорганизмам.

В организме человека встречается большое количество видов микоплазм, однако патогенными для человека, то есть при определенных условиях вызывающими болезнь, считаются всего три вида этих микроорганизмов:

· Mycoplasma hominis

· Mycoplasma genitalium

· Mycoplasma pneumoniae

Все эти виды микоплазм паразитируют, как правило, на клетках эпителия — слизистой оболочки, выстилающей стенки кишечного, дыхательного и мочеполового трактов.

 

10 Антитела (иммуноглобулины)

Антитела (иммуноглобулины, ИГ, Ig) — особый класс гликопротеинов, присутствующих на поверхности B-лимфоцитов в виде мембраносвязанных рецепторов и в сыворотке крови и тканевой жидкости в виде растворимых молекул, и обладающих способностью очень избирательно связываться с конкретными видами молекул, которые в связи с этим называют антигенами. Антитела являются важнейшим фактором специфического гуморального иммунитета. Антитела используются иммунной системой для идентификации и нейтрализации чужеродных объектов — например, бактерий и вирусов. Антитела выполняют две функции: антиген-связывающую и эффекторную (вызывают тот или иной иммунный ответ, например, запускают классическую схему активации комплемента).

Антитела синтезируются плазматическими клетками, которыми становятся некоторые В-лимфоциты, в ответ на присутствие антигенов. Для каждого антигена формируются соответствующие ему специализировавшиеся плазматические клетки, вырабатывающие специфичные для этого антигена антитела. Антитела распознают антигены, связываясь с определённым эпитопом — характерным фрагментом поверхности или линейной аминокислотной цепи антигена.

Антитела состоят из двух лёгких и двух тяжелых цепей. У млекопитающих выделяют пять классов антител (иммуноглобулинов) — IgG, IgA, IgM, IgD, IgE, различающихся между собой по строению и аминокислотному составу тяжёлых цепей и по выполняемым эффекторным функциям.