1. Дайте определение понятию микробиология. Перечислите ее отрасли. Охарактеризуйте задачи медицинской микробиологии. Опишите основные достижения медицинской микробиологии.

Микробиология (от греч. micros - малый, bios - жизнь, logos - учение) - наука, изучающая строение, жизнедеятельность и экологию микроорганизмов.

Перечислите ее отрасли.

По целевой направленности и решению практических задач различают общую, техническую (промышленную), медицинскую, ветеринарную, санитарную, радиационную и космическую микробиологию. При этом общая микробиология изучает систематику, структурную организацию, химический состав, ферментные системы, культивирование и генетику микроорганизмов, то есть изучает общие закономерности жизнедеятельности всех классов микроорганизмов, поэтому она является обязательным разделом всех других микробиологических дисциплин; техническая – исследует использование микроорганизмов в производстве антибиотиков, ферментов, витаминов, стероидов, аминокислот и прочих биологически активных веществ, молочных и других продуктов, чая, кофе, какао, обработке каучука, хлопка, шелка, дублении кож и др.; сельскохозяйственная - выясняет роль и значение микроорганизмов в формировании структуры почвы и ее плодородии, в питании растений. Она разрабатывает методы и способы использования микроорганизмов для производства удобрения почвы и консервирования кормов; медицинская и ветеринарная – изучают закономерности жизнедеятельности патогенных для человека и животных микроорганизмов, механизмы инфекции и иммунитета, методы специфической профилактики и терапии инфекционных заболеваний; санитарная – определяет микробную обремененность окружающей среды, в частности выживаемость на различных объектах санитарно-показательных и патогенных микроорганизмов, их влияние на здоровье человека и естественные процессы; радиационная и космическая – выясняют влияние ионизирующих излучений и космических частиц на микроорганизмы.

Охарактеризуйте задачи медицинской микробиологии.

1. Изучает свойства (морфологию и физиологию) патогенных и условно-патогенных микроорганизмов.

2. Изучает роль патогенных и условно-патогенных микроорганизмов в развитии инфекционного процесса и иммунного ответа макроорганизма.

3. Разрабатывает методы лабораторной диагностики инфекционных заболеваний.

4. Разрабатывает средства специфической профилактики и терапии инфекционных заболеваний для их предупреждения и лечения.

5. Изучает экологию патогенных микроорганизмов, основные клинические проявления и распространённость инфекционных заболеваний.

Опишите основные достижения медицинской микробиологии.

В нашей стране ликвидированы чума, натуральная оспа, ришта (гельминтоз с поражением подкожной клетчатки), возвратный тиф, сыпной тиф, малярия.

Снизилась заболеваемость туляремией, бруцеллёзом, дифтерией, полиомиелитом, корью, скарлатиной, коклюшем и др.

Сейчас стоит задача - ликвидировать полиомиелит, дифтерию, туляремию и др.

2. Дайте определение понятию «бактерии». Перечислите основные формы бактерий. Охарактеризуйте основных представителей форм бактерий. Опишите основные отличительные черты прокариотов от эукариотов.

Дайте определение понятию «бактерии».

Бактерии (от лат. bacteria-палочка) представляют собой в основном одноклеточные организмы, лишённые хлорофилла, отнесены к прокариотам.

Существует 4 основные формы бактерии:

1. – шаровидная (кокки)

2. – палочковидная (палочки)

3. - спиралевидная (извитая)

4. - ветвящиеся (нитевидные)

I. Шаровидные - кокки (kokkos- зерно), могут иметь сферическую форму, овальную, бобовидную, канцетовидную.

В зависимости от взаимного расположения кокки делятся на:

1. микрококки - располагаются одиночно, беспорядочно (это сапрофиты, в воздухе, в воде в ротовой полости и на коже организма человека);

2. диплококки - попарно (фекальный стрептококк, гонококки, пневмококки, менингококки);

3. тетракокки - по четыре (стафилококки);

4. стафилококки - скоплениями в виде виноградной грозди или неправильной формы;

5. стрептококки - в виде цепочек разной длины;

6. сарцины - в виде тюков по 8,16 и т.п.

II. Палочковидные в зависимости от спорообразования подразделяются на бактерии, бациллы и клостридии. Бактерии - палочки, не образующие споры (энтеробактерии). Бациллы - палочки, образующие споры в аэробных условиях (бациллы сибирской язвы). Клостридии - палочки, образующие споры в анаэробных условиях (клостридии

столбняка, клостридии ботулизма). Большинство палочек имеет форму прямого цилиндра, некоторые имеют слегка изогнутую форму (микобактерии), изогнутая форма в виде запятой имеется у вибрионов (холерный вибрион). Длина палочек от 1 до 8 мкм, в поперечнике - 0,5-2 мкм. Концы палочек могут быть закруглёнными (большинство), ровными, как бы обрубленными (сиб.язв.бациллы), заострёнными (фузобактерии), утолщёнными (возб-ль дифтерии).

Большинство палочек по отношению друг к другу располагаются без определённой системы, т.е. беспорядочно, некоторые располагаются попарно диплобактерии(клебспеллы), некоторые - цепочкой стрептобактерии(возб. мягкого шанкра), есть стрептобациллы(возб. сиб.язвы).

III. Спиралевидные бактерии подразделяются на:

1. спириллы - (spira- завиток) имеют вид штопорообразных клеток (1-2 завитка); из патогенных известен 1 вид - Spirillumminor– возбудитель содоку (болезни укуса крыс).

2. спирохеты - тонкие длинные спирально извитые бактерии, отличающиеся от спирилл большим количеством завитков и подвижностью (спирохеты сифилиса, возвратных тифов и др.)

Непатогенные для человека бактерии, кроме перечисленных форм, могут быть иной формы: замкнутого или незамкнутого кольца, правильной шестиугольной звезды, иметь выросты, встречаются червеобразные бактерии.

IV. Ветвящиеся (нитевидные) грам+бактерии – актиномицеты.

Актиномицеты (actis - луч, mykes - гриб) - «лучистые грибы» - это многочисленная группа микробов, включённых в порядок Actinomycefales, включающий 3 семейства: Actinomycetaceae, Strepfomycefaceae, Nocardiaceae. Антиномицеты имеют вид палочек, небольших разветвлённых нитей (ceм. Actinomycefaceae) или длинных тонких несептированных ветвящихся гиф (ceм.Streptomycefaceae). Некоторые актиномицеты образуют микрокапсулу; жгутиков не имеют, истинных спор не образуют. Актиномицеты образуют мицелий — нитевидные переплетающиеся клетки (гифы). Гифы актиномицет могут распадаться на палочки и кокки. Размеры актиномицет колеблются от 5,0- 7,0 до 100 мкм и более в длину и 0,5-2 мкм в ширину. Размножаются простым поперечным делением, путём прорастания гиф и спор, почкованием.

Царcтво прокариотов - Procaryotae- состоит из 2-х отделов:

I - цианобактерии (Cyanobacteria) - сине-зелёные водоросли;

II - бактерии (Bacteria).

К I отделу относятся непатогенные микробы, обитающие во внешней среде. Ко II отделу отнесены различные микробы, обитающие как во внешней среде, так и в организме человека и животных, среди них и патогенные микробы. Отдел Bacteria состоит из 19 групп, в патологии человека наибольшее значение имеют следующие группы:

1. бактерии - Bacteria- размер которых колеблется от 0,15 до 40 микрон;

2. спирохеты - Spirochaetae- микробы, занимающие промежуточное положение между бактериями и простейшими (7 - 500 х 1,5 мк;

3. риккетсии – Rickettsict - занимают промежуточное положение между бактериями и вирусами (0,3 - 0,4 мк);

4. микобактерии - Mycobacterium- возбудители туберкулёза и лепры (проказы).

Отличительная черта прокариотов от эукариотов, что они не имеют дифференцированного ядра! К эукариотам - высшим микроорганизмам, имеющим дифференцированное ядро и клетки, сходные по строению с растительными и животными клетками, относят: 1) водоросли; 2) грибы.

3. Дайте определение понятиям «вид», «серовариант», «морфовариант» «биовариант», «фаговариант».Охарактеризуйте ультраструктуру бактериальной клетки. Укажите функциональное значение капсул, жгутиков, пилей, спор. Опишите стадии прорастания спор в благоприятных условиях.

Вид - это совокупность микроорганизмов, имеющих единые происхождение и генотип, сходных по своим биологическим признакам и обладающих наследственно закреплённой способностью вызывать в стандартных условиях качественно определённые процессы, морфовары (отличие от морфологии), серовары (отличие по антигенам),биовары(отличие по биологическим свойствам), фаговары(отличие по чувствительности к бактериофагам). Основными структурами бактериальной клетки являются: клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, цитоплазма с включениями, ядерное вещество, называемое нуклеоидом.

Клеточная стенка - прочная, упругая структура, придающая бактерии определённую форму и вместе с подлежащей ЦПМ, сдерживающая высокое осмотическое давление в клетке. Она участвует в процессе деления клетки и транспорте метаболитов. У грам +бактерий и у грам - бактерий клеточная стенка имеет разную толщину и химический состав, что и определяет их отношение к окраске по Граму-Синеву. Способность грам+ бактерий при окраске по Граму-Синеву удерживать генциановый фиолетовый в комплексе с йодом (сине-фиолетовая окраска бактерий) связана со свойством пептидогликана взаимодействовать с краской (образуется стойкое соединение). Обработка окрашенного по Граму мазка спиртом не разрушает этого соединения, более того, спирт вызывает сужение пор в пептидогликане и тем самым задерживает краску в клеточной стенке. Грам - бактерии образуют непрочное соединение клеточной стенки с фиолетовым красителем, которое легко разрушается спиртом, и при окраске мазков фуксином они окрашиваются в красный цвет. Цитоплазматическая мембрана - 3-х - слойная структура, окружает наружную часть цитоплазмы; состоит из фосфолипидов и белков, некоторые из них являются пермеазами. ЦПМ является динамичесой структурой с подвижными компонентами. Она участвует в регуляции осмотического давления, транспорте веществ и энергетическом метаболизме клетки. При избыточном росте, по сравнению с клеточной стенкой, ЦПМ образует впячивания (инвагинаты) в виде сложно закрученных мембранных структур, называемых мезосомами. Есть ещё внутриплазматические мембраны, которые, как и мезосомы, участвуют в делении клетки, обепечивая энергией синтез клеточной стенки, спорообразование. Цитоплазма занимает основной объём клетки и состоит из растворимых белков. В цитоплазме имеются различные включения - полисахариды,поли-р-масляная кислота и полифосфаты (валютин). Они накапливаются при избытке питательных веществ в окружающей среде и выполняют роль запасных веществ для питания и энергетических потребностей. Нуклеоид- эквивалент ядра у бактерий. Нуклеоид расположен в центральной зоне бактерий в виде двунитчатой ДНК, замкнутой в кольцо и плотно уложенной наподобие клубка. Он не имеет ядерной оболочки, ядрышка и основных белков. Обычно в бактериальной клетке содержится одна хромосома, представленная замкнутой в кольцо молекулой ДНК. Нуклеоид выявляется в световом микроскопе после окраски по Романовскому — Гимзе. Капсула — слизистое образование, прочно связанное с клеточной стенкой, имеющее чётко очерченные границы внешние. Капсула различима в мазках из патологического материала. В чистых культурах капсула образуется реже. Она выявляется при специальных методах окраски, создающих негативное контрастирование вещества капсулы, т.к. сама капсула остаётся неокрашенной, бесцветной (выявление капсул по Бурри, по Бурри - Гинсу, по Ребигеру и др.). Капсула гидрофильна, она препятствует фагоцитозу бактерий. Многие бактерии образуют микрокапсулу - слизистое образование, выявляемое при электронной микроскопии. От капсулы следует отличать слизь - мукоидныеэкзополисахариды, не имеющие чётких внешних границ. Капсула и слизь предохраняют бактерии от повреждений, высыхания, т.к. они гидрофильны и хорошо связывают воду; препятствуют действию защитных факторов макроорганизма и бактериофагов. Жгутики - бактерий определяют их подвижность. Жгутики представляют собой тонкие нити, берущие начало от ЦПМ; длина их больше, чем длина клетки - 3-12 м/см, а толщина 12-20 нм. Жгутики прикреплены к ЦПМ и клеточной стенке специальными дисками. По химическому составу они состоят из белка — флагеллина, обладающего антигенной специфичностью. Жгутики выявляют с помощью электронной микроскопии, сложных методов окраски (по Лефсрлеру), в нативных препаратах «раздавленная» или «висячая» капля в тёмном поле зрения или культуральным способом (посев в столбик полужидкого агара: помутнение всей среды указывает на подвижность, если помутнение только по ходу укола, значит культура неподвижная). Подвижные бактерии, т.е. имеющие жгутики, делятся на следующие группы:

1. монотрихи- имеют один жгутик (холерный вибрион);

2. лофотрихи - имеют пучок жгутиков на одном из концов клетки (фекальный щелочеобразователь);

3. амфитрихи - имеют по одному жгутику или пучку жгутиков на противоположных концах клетки (спириллы);

4. перитрихи - имеют десятки и сотни жгутиков, отходящих по периметру бактерий (кишечная палочка, сальмонеллы, протей).

Пили - нитевидные образования, долее тонкие и короткие, чем жгутики. Они отходят от поверхности клетки, среди них выделяют: пилы, ответственные за адгезию, т. е. прикрепление бактерий к поражаемой клетке, ответственные за питание, водно-солевой обмен и половые или конъюгационные пили. Споры - своеобразная форма покоящихся бактерий. Их образуют только грам+бактерии. Они образуются при неблагоприятных условиях существования бактерий, сопровождающимся высушиванием, дефицитом питательных веществ и т.д. При этом внутри одной бактерии образуется одна спора. Поэтому образование спор способствует сохранению вида и не является способом размножения, как у грибов. У бацилл споры не превышают диаметра клетки, а у клостридий - превышают, и они поэтому принимают форму веретена. Спорообразование, форма и расположение спор (центральное, терминальное, субтерминальное) в клетке (вегетативной) являются видовым свойством бактерий, что позволяет отличать их друг от друга. Форма спор может быть овальной, шаровидной; расположение в клетке терминальное - на конце палочки (Cl. tetani); субтерминальное - ближе к концу палочки (Cl.botalinum) и центральное (Вас. anthracis).

Спора более устойчива к действию внешних факторов, чем вегетативная клетка, например, в почве может сохраняться десятки лет. В благоприятных условиях споры прорастают, проходя 3 стадии: акитивацию (готовность к прорастанию), инициацию, вырастания. При этом их одной споры образуется одна бактерия.

4. Дайте определение понятию «стерилизация». Перечислите виды стерилизации. Охарактеризуйте температурный минимум, максимум, оптимум и использование высоких и низких температур для практических целей. Опишите влияние света, давления, ультразвукая и высушивания на микроорганизмы.

Стерилизация (обеспложивание) – полное уничтожение патогенных и сапрофитных форм микроорганизмов в материалах.

Виды:

1. Фламбирование - стерилизация в пламени горелки; применяют при стерилизации бактериальных петель, шпателей, пинцетов, игл, пипеток, предметных и покровных стёкол. 2. Стерилизация кипячением - проводится в стерилизаторах и используется для обработки металлических инструментов, стеклянной и металлической посуды, резиновых изделий (перчатки, пробки). При кипячении рекомендуется добавлять к воде 1-2% раствор гидрокарбоната натрия, что повышает стерилизующее действие кипящей воды и предохраняет металлические предметы от ржавчины. Споры некоторых микроорганизмов при кипячении не погибают, т.е. этот вид не обеспечивает полной стерилизации. Продолжительность 30 мин. с момента закипания воды. 3. Стерилизация сухим жаром - проводится в суховоздушных (сухожаровых) шкафах. Так стерилизуют стеклянную посуду (пробирки, колбы, чашки Петри, пипетки и др.). Продолжительность стерилизации при 160 ⁰С-150 мин; при 180⁰ С-60 мин. 4. Стерилизация текучим паром- осуществляется в текучем паровом аппарате Коха или в автоклаве при открытом кране и проводится в тех случаях, когда стерилизуемый объект изменяет свои свойства при температуре свыше 100⁰ С. Так стерилизуют питательные среды, содержащие аммиачные соли, молоко, углеводы, картофель, кровь. сыворотку и др. Стерилизуют при 100⁰ С 3 дня подряд по 30 мин. 5. Тиндализация - дробная стерилизация, при которой жидкость выдерживают 5-6 дней при 56-60 ⁰С с инкубацией её в промежутках между сеансами в термостате. Проводится на водяной бане. 6. Стерилизация паром под давлением - обеспечивает уничтожение вегетативных и споровых форм бактерий при однократной обработке материала. Её проводят в автоклавах при давлении в 1,1 атм-120⁰ С в теч 45 мин.; при давлении в 2,0 атм-132⁰ С в теч 20 мин. В автоклаве нельзя стерилизовать пластмассовые изделия и питательные среды, содержащие нативный белок. 7. Стерилизация ультразвуком - осуществляется с помощью ультразвуковых установок. Так стерилизуют одноразовый инструментарий, пластмассовые изделия, молоко, соки (для детского питания). 8. Пастеризация - способ обезвреживания органических жидкостей путём их нагревания до температуры ниже 100⁰ С, когда гибнут лишь вегетативные формы микробов. Используют для консервирования молока, сливок, соков, желе и др. продуктов в теч. 20-30 мин при 65 ⁰С. В баклабораториях её применяют для стерилизации белковых питательных сред при температуре 55-65⁰ С в теч. 60 или 30 мин 2-3 дня подряд. Проводится на водяной бане. 9. Стерилизация лучевая (холодная) - при помощи установок с радиоактивными источниками излучения (с кобальтом, цезием).Так стерилизуют поливитамины, антибиотики, гормоны, ферменты, кетгут, вату, марлю, одноразовый инструментарий и чашки Петри, трансплантанты. Для большинства неспорообразующих бактерий стерилизующая доза равна 100000-400000 р, для споровых – доза более 1,5-2,5 млн.р. 10. Фильтрация - осуществляется при помощи бактериальных фильтров (свечи Шамберлана, свечи Беркефельда, воронки Бюхнера, фильтры Зейтца, коллодийные фильтры). Фильтрование используют для стерилизации питательных сред содержащих белок, для отделения бактерий и вирусов, фагов, экзотоксинов. В лабораторной практике стерилизуют посуду, питательные среды, лекарственные препараты и т.д. В медицинской практике – сан.техническое имущество, инструменты, аппараты, мед. одежду, т.е. с помощью стерилизации осуществляется АСЕПТИКА. Под асептикой понимают систему профилактических мероприятий, исключающих возможность инфицирования органов и тканей при лечебно-профилактических манипуляциях, например при операциях, перевязках, эндоскопии.

Температура: жизнедостаточность каждого организма ограничена определенными температурными границами. Эту температурную зависимость выражают тремя цифрами:

min –температура ниже которой размножение прекращается.

max– температура выше которой жизнедеятельность ослабляется или прекращается.

оптимум – наилучшая температура для роста и размножения.

Все микроорганизмы по отношению к температуре подразделяются на:

Психрофилы(греч. psychros- холодный) –min – 0, оптимум - +10⁰С+20⁰С, max – 30⁰С, обитают в северных морях и океанах, почве, сточных водах и вызывают порчу продуктов на холоде. Мезофиллы (mezzos – средний) – наиболее обширная группа. Это большинство сапрофитов и все патогенные микробы, min-10⁰С, оптимум - +28⁰С+37⁰С, max - +45⁰С. Термофилы min -30⁰С, оптимум +50⁰С+60⁰С, max +70+75⁰Свстречаются в горячих источниках, поверхностном слое почвы, самонагревающихся субстратах (на воде, сене, зерне) кишечнике и животных. Среди термофилов много споровых форм.

Высокие и низкие температуры оказывают различное влияние на разные микроорганизмы. Вегетативные формы бактерий мезофиллов погибают при температуре +60⁰С в течение 30-60 мин, а при температуре 80-100⁰С – через 1-2 мин. Споры бактерий гораздо устойчивы к высоким температурам. Споры бацилл сибирской язвы выдерживают кипячение 10-20 мин, споры клостридий ботулизма – 6 часов. Все микроорганизмы, включая споры погибают при температуре 165-170⁰С в течение часа (в сухожаровом шкафу) или при действии пара под давлением 1 атм. (в автоклаве) в течение 30 мин. Действие высокой температуры на микроорганизмы положено в основу стерилизации – полного освобождения разнообразных объектов от микроорганизмов и их спор. К действию низких температур многие микробы устойчивы. Сальмонеллы тифа и холерный вибрион длительно выживают во льду. Действие низкой температуры приостанавливают гнилостные и бродильные процессы, что широко применяется для сохранения пищевых продуктов в холодильниках и морозильниках. При температуре <0⁰С микробы впадают в состояние анабиоза – наступает замедление процессов обмена веществ и прекращается размножение. Однако при наличии соответствующих температурных условий и питательной среды жизненные функции микробов восстанавливаются. Это свойство микробов используется в лабораторной практике для сохранения культур микробов при низких температурах. Однако быстрая смена высокой и низкой температур оказывает губительное влияние на микроорганизмы.

Прямые солнечные лучи - вызывают гибель многих, особенно патогенных микроорганизмов в течение нескольких часов. Это свойство используется для стерилизации воздуха закрытых помещений (операционных, перевязочных, боксов и т.д.), а также воды и молока с помощью УФ, бактерицидных ламп.

Другие виды лучистой энергии: рентген.лучи, α,β,Y-лучи оказывают губительное действие на микроорганизмы только в больших дозах. Высокое атмосферное давление – к механаническому давлению бактерий и их споры устойчивы. В природе встречаются бактерии, живущие в морях и океанах на глубине 1000 – 10000 мпод давлением от 100 до 900 атм. Некоторые виды бактерий выдерживают давление до 3000 – 5000 атм, а бактериальные споры – даже 20000 атм. Ультразвук - вызывает значительное поражение микробной клетки. Газы, находящиеся в жидкой среде цитоплазмы, активируются гибель клетки. Используется для стерилизации пищевых продуктов (молока, соков). Высушивание – приводит к обезвоживанию цитоплазмы, нарушению целостности ЦПМ нарушение питания гибель микробов. Высушивание также по-разному действует на разнообразные микроорганизмы: Менингококки, гонококки, лептоспиры, бледная трепонема – через несколько минут погибают:

- холерный вибрион - 2 часа

- сальмонеллы тифа – 70 суток

- МКБ tвс – 90 суток (однако высохшая мокрота больных tвс, в которой возбудители защищены сухим белковым чехлом остается заразной 10 месяцев. Сначала замораживание, а затем высушивание в условиях вакуума. При этом микробные клетки переходят в состояние анабиоза и сохраняют свои биологические свойства в течение нескольких месяцев или лет.