Материалы для подготовки к экзамену по дисциплине «Микробиология, вирусология, иммунология»

1. Вопросы для подготовки к экзамену

Часть 1. Общая микробиология

1. Основные этапы развития микробиологии. Работы Л. Пастера, Р. Коха и их значение для развития микробиологии. Значение открытия Д.И. Ивановского. Роль отечественных ученых (Н.Ф. Гамалея, П.Ф. Здродовского, А.А. Смородинцева, М.П. Чумакова, З.В. Ермольевой, В.М. Жданова и др.) в развитии микробиологии.

Этапы развития микробиологии следующие: эвристический, морфологический, физиологиче ский, иммунологический и молекулярногенетический.

ЭВРИСТИЧЕСКИЙ ПЕРИОД (IV III вв. до н.э. XVI в.) Гиппократ, римский писатель Варрон, Авиценна и др. высказывали предположения о природе заразных болезней, миазмах, мелких невидимых животных. Эти представления были сформулированы в стройную гипотезу спустя многие столетия в сочинениях итальянского врача Д. Фракасторо (1478 1553 гг.), высказавшего идею о живом контагии (contagium vivum), который вызывает болезни. При этом каждая болезнь вызывается своим контагием. Для предохранения от болезней им были рекомендованы изоляция больного, карантин, ношение масок, обработка предметов уксусом.

МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ ПЕРИОД (XVII ПЕРВАЯ ПОЛОВИНА XIX вв.) Начинается с открытия микроорганизмов А. Левенгуком. Подтверждено повсеместное распространение микроорганизмов, описаны формы клеток, характер движения, места обитания многих представителей микромира. Изучение природы процессов брожения и гниения, причины возникновения инфекционных заболеваний, проблему самозарождения микроорганизмов. Термин «брожение» Я.Б. Гельмонт. В России основоположник - Л.Н. Ценковский (1822 1887 гг.). Объекты его исследований простейшие, водоросли, грибы. Он открыл и описал большое число простейших, изучил их морфологию и циклы развития, показал, что нет резкой границы между миром растений и животных. Им была организована одна из первых пастеровских станций в России и предложена вакцина против сибирской язвы (живая вакцина Ценковского).

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ ПЕРИОД (ВТОРАЯ ПОЛОВИНА XIX в.) Открытие: клубеньковых бактерий, нитрифицирующих бактерий, возбудителей многих инфекционных болезней (сибирская язва, чума, столбняк, дифтерия, холера, туберкулез и др.), вируса табачной мозаики, вируса ящура. Изучение их строения, жизнедеятельности, изучение микроорганизмов, основанное на точном эксперименте.

Пастер изучал процессы брожения (1857) и самозарождения микробов (1860), болезни вина и пива (1865), шелковичных червей (1868). Он предложил вакцины против сибирской язвы (1881) и предохранительные прививки против бешенства (1885). Луи Пастер доказал, что если бульон достаточно длительно кипятить, а затем плотно закрыть, прекратив доступ в него воздуха, то микроорганизмы в бульоне не разовьются. Изучая процессы брожения (молочнокислого и маслянокислого), Пастер установил, что они вызываются микроорганизмами. обнаружил анаэробы. Прогревание вина и пива при 60—70°С убивало микробов, не портило вкуса и предохраняло от скисания. Вакцина против бешенства, полученная из мозга кролика, содержащего измененный, фиксированный вирус бешенства (virus fixe — постоянный, фиксированный яд), который в отличие от уличного (собачьего) вируса утратил свою вирулентность для животных и человека. Получить фиксированный вирус бешенства Пастеру удалось путем повторного многократного пассирования через мозг кролика уличного вируса больной собаки. Заложены основы вакцинопрофилактики.

Роберт Кох открыл и изучил возбудителей туберкулеза и холеры. Предложил способы окраски микроорганизмов, которые помогли изучить строение многих микробов, использовал при микроскопии освещение (осветитель Аббе), ввел микрофотографирование.

ИММУНОЛОГИЧЕСКИЙ ПЕРИОД (НАЧАЛО ХХ в.) Работы Л. Пастера по вакцинации, И.И. Мечникова по фагоцитозу, П.Эрлиха по теории гуморального иммунитета. Пауль Эрлих - гуморальная теория иммунитета. И.И. Мечникова проблема изучения взаимоотношений организма-хозяина и микроорганизма-паразита, сформулировал фагоцитарную теорию иммунитета. Разработки лабораторных методов диагностики, профилактики и лечения инфекционных и многих неинфекционных болезней, а также разработки иммунобиологических препаратов (вакцин, иммуноглобулинов, иммуномодуляторов, аллергенов, диагностических препаратов).

МОЛЕКУЛЯРНОГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПЕРИОД (С 50х гг. ХХ в.) 1. Расшифровка молекулярной структуры и молекулярно биологической организации многих вирусов и бактерий; открытие простейших форм жизни «инфекционного» белка приона. 2. Расшифровка химического строения и химический синтез некоторых антигенов. Например, химический синтез лизоцима (Д. Села, 1971 г.), пептидов вируса СПИДа (Р.В. Петров, В.Т. Иванов и др.). 3. Расшифровка строения антител иммуноглобулинов (Д. Эдельман, Р. Портер, 1959 г.). 4. Разработка метода культур животных и растительных клеток и их выращивание в промышленных масштабах с целью получения вирусных антигенов. 5. Получение рекомбинантных бактерий и рекомбинантных вирусов. 6. Создание гибридом путем слияния иммунных В лимфоцитов продуцентов антител и раковых клеток с целью получения моноклональных антител (Д. Келлер, Ц. Мильштейн, 1975 г.). 7. Открытие иммуномодуляторов иммуноцитокининов (интерлейкины, интерфероны, миелопептиды и др.) эндогенных природных регу ляторов иммунной системы и их использование для профилактики и лечения различных болезней. 8. Получение вакцин с помощью методов биотехнологии и приемов генетической инженерии (гепатита В, малярии, антигенов ВИЧ и други х антигенов) и биологически активных пептидов (интерфероны, интерлейкины, ростовые факторы и др.). 9. Разработка синтетических вакцин на основе природных или синтетических антигенов и их фрагментов. 10. Открытие вирусов, вызывающих иммунодефициты. 11. Разработка принципиально новых способов диагностики инфекционных и неинфекционных болезней (иммуноферментный, радиоиммунный анализы, иммуноблотинг, гибридизация нуклеиновых кислот). Создание на основе этих способов тест-систем для индикации, идентификации микроорганизмов, диагностики инфекционных и неинфекционных болезней.

Гамалея - метод приготовления противоосповой вакцины, открыл холероподобный птичий вибрион, описал явление гетероморфизма бактерий, определил эпидемиологическое значение дезинфекционных мероприятий в борьбе с холерой и дератизационных — в борьбе с чумой.

Здродовский - разработаны методы вакцинации против столбняка, дифтерии и др. инфекций. Автор книги "Учение о риккетсиях и риккетсиозах".

Смородинцев - Более 130 его научных работ посвящены различным проблемам вирусных инфекций, их профилактике и диагностике, созданию противовирусного иммунитета. Книга «беседы о вирусах». Смородинцев и Чумаков - внедряются вакцины из ослабленных возбудителей чумы, туляремии, бруцеллеза, разработана вакцина против полиомиелита.

Ермольева - получение (совместно И.С. Буяновской) препарата фермента лизоцима и разработка методов его практического применения, изучала холеру и меры борьбы с ней

Жданова - известен работами по этиологии и эпидемиологии различных вирусных заболеваний, автор оригинальных исследований по систематике вирусов.

Ивановский – изучение мозаичной болезни табака, пришел к выводу, что эту болезнь вызывает агент, который не растет на питательных средах и проходит через фильтры.

2. Основные принципы классификации микробов. Современная классификации бактерий, принципы классификации грибов и простейших.

Систематика микроорганизмов

В настоящее время используется искусственная морфофизиологическая классификация с некоторыми элементами молекулярно-генетического подхода.

Ее основы были заложены профессором Дж. Берги (США) в 1923г. Для практической идентификации прокариот применяют 9 издание Определителя бактерий Берге (1997г.)

Живые организмы

Империя Acaryotae Империя Caryotae

Домен Archaea Домен Eukarya

(3 филума) (3 царства)

Fungi, Plantae, Animalia

Домен Bacteria

(23 филума)

Домен Archaea разделен на 3 филума:

1. Euryarchaeota – повсеместно распространенные микроорганизмы. Метаногены (донные осадки, рубец жвачных животных) и галофилы (растущие при высоких концентрациях солей).

2. Crenarchaeota - экстремофилы, зависящие от серных соединений, обитающие при экстремальных температурах.

3. Korarchaeota - зарезервирован за некультивируемыми пока прокариотами

Классификация прокариот

Иерархия таксонов

Домен Bacteria

Филум Proteobacteria

Класс Alphaproteobacteria

Порядок Legionellales

Семейство Legionellaceae

Род Legionella

Вид Legionella pneumophila

Подвид Legionella pneumophila subsp. pneumophila

На основании исследований профессора Иллинойского университета К. Вёза сделана попытка перехода к филогенетической классификации микроорганизмов. При этом сравнивают нуклеотидные последовательности 16SрРНК, состоящей из 1500 нуклеотидов (из которых 900 консервативны). Анализ 16SрРНК позволяет определить место микроорганизма на филогенетическом древе. При этом 90% совпадений указывает на принадлежность к определенному роду, а 97% - к определенному виду.

Номенклатура прокариот

Бинарная (название рода + название вида) на латинском языке

Staphylococcus aureus – стафилококк золотистый

Escherichia coli – кишечная палочка

Bacillus subtilis – сенная палочка

Pseudomonas aeruginosa – синегнойная палочка

Salmonella typhi – тифозная палочка

Neusseria gonorrhoe – гонококк

Штаммы обозначают добавлением к видовому названию аббревиатуры, указывающей на название коллекции культур микроорганизмов и порядковый номер штамма:

Escherichia coli ATCC 056 (American Type Culture Collection)

Staphylococcus aureus ВКМ 209Р (Всероссийская Коллекция Микроорганизмов)

Идентификация прокариот

По совокупности свойств:

1. Тинкториальные (способность окрашиваться разными красителями)

2. Морфологические (расположение, размеры, форма клеток, наличие эндоспор, слизистых капсул, жгутиков)

3. Культуральные (особенности роста в жидких и плотных средах, морфология колоний)

4. Физиолого-биохимические! (отношение к свету, кислороду, кислотности и солености среды, потребность в ростовых веществах), способность к синтезу ферментов разных классов

5. Антигенные (наличие антигенов разных типов)

6. Молекулярно-генетические (особенности структуры белков, липидов, нуклеиновых кислот)

Классификация простейших

Царство Animalia. Размер 2-100мкм. В подцарстве Protozoa 7 типов, из которых 4 включают возбудителей заболеваний человека.

1 тип. Sarcomastigophora

Подтип Sarcodina (саркодовые)

Entameoba histolitica – возбудитель амебиаза

Подтип Mastigophora (жгутиконосцы)

- Tripanosoma brucei, T.cruzi (трипаносомы , возб. африканской и американской «сонной» болезни),

- Leischmania donovani, L.infantum, L.chagasi (лейшмании, возб. лейшманиоза),

- Trichomonas vaginalis (трихомонада, возб. трихомоноза),

- Lamblia intestinalis (лямблии, возб. лямблиоза).

2 тип. Apicomplexa

Класс Sporozoa (споровики). Имеют сложное строение, характерен сложный жизненный цикл.

• Plasmodium vivax, P. malariae (плазмодии малярии),

• Toxoplasma gondii (токсоплазмы),

• Sarcocystis hominis, S. suihominis (саркоцисты),

• Cryptosporidium parvum (криптоспоридии),

• Cyclospora cayetanensis (циклоспоры),

• Babesia divergens, B.microti (бабезии).