3. Наличие f-плазмиды (фактор фертилъности, половой фактор)

придает бактериям функции донора, и такие клетки способны передавать свою генетическую информацию другим, F-клеткам. Можно сказать, что наличие F-плазмиды является фенотипиче-ским выражением (проявлением) пола у бактерий: с F-плазмидой связана не только донорская функция, но и некоторые другие фенотипические признаки — наличие F-пилей (половых ресничек) и чувствительность к L-фагам. С помощью F-ресничек устанавливается контакт между донорскими и реципиентными клетками. Через их канал и передается донорская ДНК при рекомбинации. На половых ресничках расположены ре­цепторы для мужских fj-фагов. F-клетки не имеют таких ре­цепторов и нечувствительны к таким фагам.

4. У бактерий различают 2 вида изменчивости — фенотипическую и генотипическую.

Фенотипическая изменчивость — модификация — не затрагива­ет генотип, но затрагивает большинство особей популяции. Модификации не передаются по наследству и с течением вре­мени затухают, т. е. возвращаются к исходному фенотипу через большее (длительные модификации) или меньшее (кратковре­менные модификации) число поколений.

Генотипическая изменчивость затрагивает генотип. В ее осно­ве лежат мутации и рекомбинации.

Мутации бактерий принципиально не отличаются от мутаций эукариотических клеток. Особенностью мутаций у бактерий является относительная легкость их выявления, так как имеется возможность работать с большими по численности популя­циями бактерий. По происхождению мутаиии могут быть:

• спонтанными;

• индуцированными. По протяженности:

• точечными;

• генными;

• хромосомными. По направленности:

- прямыми;

- обратными.

Рекомбинации (обмен генетическим материалом) у бактерий отличаются от рекомбинаций у эукариот:

• у бактерий имеется несколько механизмов рекомбинаций;

• при рекомбинациях у бактерий образуется не зигота, как у эу­кариот, а мерозигота (несет полностью генетическую инфор­мацию реципиента и часть генетической информации донора в виде дополнения);

• у бактериальной клетки-рекомбината изменяется не только качество, но и количество генетической информации. Трансформация — это обмен генетической информацией у бакте­рий путем введения в бактериальную клетку-реципиент готового препарата ДНК (специально приготовленного или непосредст­венно выделенного из клетки-до нора). Чаще всего передача генетической информации происходит при культивировании реципиента на питательной среде, содержащей ДНК донора. Для восприятия донорской ДНК при трансформации клетка-реципиент должна находиться в определенном физиологиче­ском состоянии (компетентности), которое достигается специ­альными методами обработки бактериальной популяции.

При трансформации передаются единичные (чаще 1) признаки. Трансформация является самым объективным свидетельством связи ДНК или ее фрагментов с тем или иным фенотипическим признаком, поскольку в реципиентную клетку вводится чистый препарат ДНК.

Трансдукция — обмен генетической информацией у бактерий пу­тем передачи ее от донора к реципиенту с помощью умеренных (трансдуцирующих) бактериофагов.

Трансдуцирующие фаги могут переносить 1 или более генов (признаков). Трансдукиия бывает:

• специфической — переносится всегда один и тот же ген;

• неспецифической — передаются разные гены.

Это связано с локализацией трансдуиируюших фагов в геноме до­нора:

• в случае специфической трансдукции они располагаются все­гда в одном месте хромосомы;

• при неспецифической их локализация непостоянна. Конъюгация — обмен генетической информацией у бактерий пу­тем передачи ее от донора к реципиенту при их прямом контакте. После образования между донором и реципиентом конъюга-ционного мостика одна нить ДНК-донора поступает по нему в клетку-реципиент. Чем дольше контакт, тем большая часть до­норской ДНК может быть передана реципиенту.

Основываясь на прерывании конъюгации через определенные промежутки времени, можно определить порядок расположе­ния генов на хромосоме бактерий — построить хромосомные карты бактерий (произвести картирование бактерий).

Донорской функцией обладают F⁺-клетки.

21 Молекулярно-генетические методы исследования (молекулярная гибридизация, полимеразная цепная реакция): определение, материал для исследования, этапы проведения, области применения.

I. Молекулярная гибридизация - процесс, в котором одноцепочечная НК исследуемого микроорганизма (мишень) при взаимодействии с комплементарным фрагментом НК., включающей метку (зонд), образует двухцепочечный комплекс.

Назначение метода: выявление степени сходства различных ДНК.

Применяется для идентификации микроорганизмов, особенно тех, которые трудно и медленно растут (микоплазмы. хламидии. вирусы )

Материал для исследования:

гной; кровь; отделяемое из уретры: моча, испражнении, биопунктаты тканей и органов: объекты окружающей среды (вода, почта).

Методы гибридизации:

- в растворе,

- на фильтре,

- на стекле.

Зонд - это двухцепочечные или одноцепочечные фрагменты ДНК меченые затонной, флюорисцентной или ферментной.

II. ПЦР (полимеразная цепная реакция) - что способ быстрого получения множественных копий специфической последовательности ДНК бактерий, грибов, вирусов до количества, достаточного для идентификации другими молекулярно-биологическими методами Назначение:

• индикация микроорганизмов в объектах внешней среды, пищевых продуктов, материале от больных,

• идентификация микроорганизмов.

• генетическое типирование,

• выявление генов вирулентности.

Материал для исследования: тот же.

Основные компоненты:

• исследуемая проба ДНК;

• смесь ДНТФ (дезоксинуклеотидтрифосфат),

• достраивание с помощью ДНК - полимеразы:

• праймеры - синтетические фрагменты ДНК;

• специфический буфер;

• минеральное масло;

• мембрана.

22 Экология микроорганизмов. Экологические понятия. Типы экологических связей микроорганизмов. Роль микробов в возникновении и развитии биосферы (концепция микробной доминанты). Распространение микробов в природе.

Экология микроорганизмов - раздел общей экологии, изучающий место обитания микроорганизмов и их взаимоотношения друг с другом, c биогенными и абиогенными

факторами внешней среды.

Понятия из области экологии:

Популяция – совокупность особей того или иного вида, обитающих в определенном биотопе

Биотоп – территориально ограниченный участок с одинаковыми условиями жизни

Биоценоз – совокупность популяций разных видов, обитающих в том или ином биотопе.

Микробиоценоз – совокупность популяций микроорганизмов, обитающих в том или ином биотопе.

Экосистема – система, состоящая из биотопа и биоценоза. Основная единица в экологии.

Биосфера – сумма всех экосистем, живая оболочка планеты.

Характеристика популяций:

Статические показатели:

-Численность

-Плотность

Динамические показатели:

-Рождаемость (прирост в ед. времени)

-Смертность (гибель)

Взаимодействие популяций (экологические связи):

Внутривидовые – направлены на сохранение вида, увеличение его численности и ареала и поэтому носят в основном симбиотический характер

Межвидовые:

1. (00) – взаимодействие, или нейтрализм

2. (0+) – взаимодействие, или комменсализм

3. (0–) – взаимодействие, или аменсализм

4. (++) – взаимодействие:

Мутуализм – не могут существовать друг без друга

Протокооперация – не является остро необходимым

5. (+–) – взаимодействие:

Хищничество

Паразитизм

6. (– –) – взаимодействие, или конкуренция

Основное положение экологии микроорганизмов - концепция о доминировании

микроорганизмов в создании биосферы и её жизнедеятельности (концепция микробной доминанты).

Количество биомассы прокариотов в природных субстратах планеты – 74,5 млрд. т.,

других «живых» организмов – 57,05:

55,0 – растения

0,55 – животные

1,5 – водоросли и простейшие

Экологические среды:

- Гидросфера – водоемы

- Гео(лито)сфера – почва

- Атмосфера – воздух

- Антропогенные среды:

-Жилище

-Одежда

-Продукты

-Химические препараты, в.т. лекарственные и т.д.

23 Нормальная микрофлора тела человека, её значение и методы изучения.

Микрофлора тела человека:

- Интегральная часть организма хозяина

- Формируется в организме в процессе его развития

- Основа нормальной микрофлоры – облигатно анаэробные бактерии (более 400 видов)

- Количественный и качественный состав нормальной микрофлоры большинства биотопов специфичен и обладает тенденцией к аутостабилизации

Микрофлора человека:

- Специфические для данного биотопа виды (аутохтонная)

- Виды – иммигранты их других биотопов хозяина (аллохтонная)

- Виды – иммигранты из биотопов среды (заносная микрофлора)

Значение норм. микрофлоры:

Эволюционно сложившиеся отношения человека и его нормальной микрофлоры играют важную роль в функционировании организма:

- Антагонистическая роль (большинство аутохтонных МИО)

- Синтез витаминов группы В и К, рибофлавина, никотиновой кислоты

- Способствует всасыванию ионов кальция, железа и витамина D из кишечника

- Участие в обмене липидов, нейтральных жиров, жирных кислот, разложении желчных кислот

- Активация перистальтики кишечника (участие в отдельных процессах сложного обмена белка с образованием индола, скатола, фенола)

- Участие в детоксикации попадающих ксенобиотиков и образующихся токсических продуктов метаболизма путем биосорбции или трансформации

- Иммунизирующие свойства – способствует организации и созреванию иммунной системы.

24-27. стр 16 практикум

28

Эволюция микроорганизмов и инфекционных заболеваний.

Эволюция микробов - подчиняется общим закономерностям эволюции органического мира, впервые разработанным Чарльзом Дарвином и развитым авторами современной синтетической теории эволюции. Главной особенностью Э.м является то, что они возникли тогда, когда др. органических форм на Земле не было Прямые находки ископаемых микробов относят к периоду 3,6 -3,8x10^9 лет назад. Многоклеточные организмы возникли спустя 3 млрд лет. Предполагается, что за эти 3 млрд лет на модели микроорганизмов были «отработаны» главные условия существования и развития органических форм материи: морфологическая и хим. структура, главные пути обмена веществ и энергии, механизмы наследственности, изменчивости и эволюции, основные закономерности взаимодействия живых организмов между собой и с окружающей неживой средой.

По современным представлениям, микробы сыграли ведущую роль в переходе Земли из восстановительного периода в окислительный, в формировании первичных экосистем и биосферы в целом и механизмов поддержания местного и глобального экологического баланса. Исследования показывают, что Э. м. подчиняется тем же законам, к-рые действуют в эволюции др. организмов, на них влияют те же эволюционные факторы: мутация, скрещивание, изоляция, мутационные и эпигенетические ограничения и отбор.

В то же время темпы эволюции многих микроорганизмов выше, примером чего являются вирус гриппа А и СПИДа, больничные эковары бактерий.

Эта особенность Э м. связана с малым периодом генерации и большим числом генераций в ед. времени, гаплоидностью хромосомы, большей доступностью генетического материала внешним воздействиям, возможностью передачи генетического материала особям др. видов и родов. В то же время выраженная способность к фенотипической адаптации и переходу в стадию покоя на очень длительное время, большие ареалы и численность популяций, высокие возможности к миграции на глобальном уровне оказывают консервативное влияние на Э.м.

В некоторых биотопах биосферы существуют виды бактерий, образовавшиеся более 2x109 лет. Предполагается, что первичными микроорганизмами были формы, подобные современным микоплазмам, имеющие минимум структур, необходимых для жизни. В последующем морфологическая эволюция шла по пути совершенствования оболочек, ядерного аппарата, органоидов. Так, постепенно возникали прокариотические бактерии, эукариотические грибы и протозоа.

Метаболическая эволюция, вероятно, началась с анаэробных гетеротрофов, которые дали 2 метаболические ветви: факультативно-анаэробных и аэробных гетеротрофов и фото- и хемосинтезирующих аутотрофов.

Экологическая эволюция шла по пути установления экологических отношений с вновь возникающими органическими формами и адаптации к обитанию в новых средах, особенно в живых организмах и их мертвых остатках. Так появились сапрофиты, эпифиты, тканевые, внутриклеточные и внутригеномные паразиты.

Э.м. шла периодами замедления и ускорения. Имеются основания утверждать, что XX в., особенно вторая его половина, является периодом ускоренной эволюции микроорганизмов. Это ускорение связано с влиянием антропогенных факторов НТР. Массовые выбросы токсических отходов производств в окружающую среду угнетают деятельность азотфиксирующих, аммонифицирующих, нитрифицирующих и др. групп микробов, принимающих участие в поддержании экологического баланса экосистем и биосферы. Многообразные изменения отмечены у патогенных для человека микробов и вызываемых ими болезней. За последние 20 лет выявлено около 30 новых инфекционных агентов. Возросли удельный вес и количество вирусных, хронических, смешанных, вторичных, внутрибольничных инфекций.

Резко увеличились число и тяжесть заболеваний, вызванных условно-патогенными микробами. Приобретают эпидемический характер ранее спорадические болезни. Произошло расширение ареала микробов как внутри хозяина, так и числа поражаемых видов и территорий, на которых они обитают. Широкое распространение получили устойчивые к химиопрепаратам, антисептикам и дезинфектантам варианты.

Эволюция вирусов - подчиняется общим закономерностям эволюционного процесса органической материи. Особенностью Э.в. являются высокие темпы, тесная взаимосвязь и взаимовлияние с эволюцией хозяев. Особенно высокие темпы Э.в. отмечены у вирусов с фрагментарным геномом, РНК-вирусов, образующих ДНК-копию генома, вирусов с геномом однонитчатой РНК. В первом случае она определяется высокой частотой рекомбинаций при смешанной инфекции, во втором и третьем - частыми ошибками при транскрипции генетической информации. В современный период темпы Э.в. еще более ускорились в результате усиливающегося давления антропогенных факторов.?

29. 1. Инфекция — сумма биологических реакций, которыми макроорга­низм отвечает на внедрение микробного (инфекционного) агента, вызывающего нарушение постоянства внутренней среды (гомео-стаза).

Аналогичные процессы, вызванные простейшими, называются инвазиями.

Сложный процесс взаимодействия между микроорганизмами и их продуктами, с одной стороны, клетками, тканями и органа­ми человека — с другой, характеризуется чрезвычайно широ­ким разнообразием своего проявления. Патогенетические и клинические проявления этого взаимодействия между микроорга­низмами и макроорганизмом обозначаются термином инфекцион­ная болезнь (заболевание).

Инфекционные болезни по-прежнему наносят огромный ущерб человечеству. Они вышли на первое место среди других болезней, составляя 70% всех заболеваний человека.

За последние годы зарегистрировано 38 новых инфекций — так называемых эмерджентных болезней, в том числе ВИЧ, гемор­рагические лихорадки, "болезнь легионеров", вирусные гепати­ты, прионные болезни; причем в 40% случаев это нозологиче­ские формы, ранее считавшиеся неинфекционными.

Особенности инфекционных болезней состоят в следующем:

• их этиологическим фактором является микробный агент;

• они передаются от больного здоровому;

• оставляют после себя ту или иную степень невосприимчивости;

• характеризуются цикличностью течения;

• имеют ряд общих синдромов.

2. В соответствии с этими особенностями любое инфекционное заболевание имеет определенные клинические стадии (периоды) своего течения, выраженные в той или иной степени:

• инкубационный период — период от момента проникновения инфекционного агента в организм человека до появления пер­вых предвестников заболевания. Возбудитель в этот период обычно не выделяется в окружающую среду, и больной не представляет эпидемиологической опасности для окружающих;

• продромальный период — проявление первых неспецифических симптомов заболевания, характерных для общей интоксикации макроорганизма продуктами жизнедеятельности микроорга­низмов и возможным действием бактериальных эндотоксинов, освобождающихся при гибели возбудителя; они также не вы­деляются в окружающую среду (хотя при кори или коклюше больной в этот период уже эпидемиологически опасен для ок­ружающих);

период разгара заболевания — проявление специфических сим­птомов заболевания. При наличии в этом периоде развития за­болевания характерного симптомокомплекса клиницисты на­зывают такое проявление заболевания манифестной инфекцией, а в тех случаях, когда заболевание в этот период протекает без выраженных симптомов, — бессимптомной инфекцией. Этот пе­риод развития инфекционного заболевания, как правило, со­провождается выделением возбудителя из организма, вследст­вие чего больной представляет эпидемиологическую опасность для окружающих; период исходов. В этот период возможны:

• рецидив заболевания — возврат клинических проявлений бо­лезни без повторного заражения за счет оставшихся в орга­низме возбудителей;

• суперинфекция — инфицирование макроорганизма тем же возбудителем до выздоровления. Если это происходит после выздоровления, то будет называться реинфекцией, так как возникает в результате нового заражения тем же возбудителем (как это часто бывает при гриппе, дизентерии, гонорее);

. бактерионосительство, или, вернее, микробоносительство, — носительство возбудителя какого-либо инфекционного за­болевания без клинических проявлений;

• полное выздоровление (реконвалесценция) — в этот период воз­будители также выделяются из организма человека в больших количествах, причем пути выделения зависят от локализа­ции инфекционного процесса. Например, при респираторной инфекции — из носоглотки и ротовой полости со слюной и слизью; при кишечных инфекциях — с фекалиями и мочой, при гнойно-воспалительных заболеваниях — с гноем;

• летальный исход. При этом необходимо помнить, что трупы инфекционных больных подлежат обязательной дезинфек­ции, так как представляют собой определенную эпидемио­логическую опасность из-за высокого содержания в них микробного агента.

В учении об инфекции существует также понятие персистент-ности (инфицированности): микроорганизмы попадают в орга­низм человека и могут существовать в нем, не проявляя себя достаточно долгое время.

Отличие бактерионосительства от персистениии:

- при носительстве человек выделяет возбудитель в окружающую среду и является опасным для окружающих;

- при персистенции инфицированный человек в окружающую среду микроорганизм не выделяет, следовательно, не опасен для окружающих в эпидемиологическом отношении.

Кроме перечисленных терминов, существует еще понятие "ин­фекционный процесс" — это ответная реакция организма на проникновение и циркуляцию в нем микробного агента.

Из определения понятия "инфекция" становятся очевидными и факторы, необходимые для ее возникновения и развития:

- микроорганизм-возбудитель;

- восприимчивый макроорганизм;

- внешняя среда, в которой они взаимодействуют.