metodichka_2

Занятие № 5

Тема. Химический состав бактериальной клетки. Питание и дыхание бакте-

рий. Питательные среды. Бактериологический метод исследования. Выделе-

ние чистых культур аэробов и анаэробов.

Цель занятия. Изучить особенности питания и дыхания бактерий. Знать эта-

пы бактериологического метода диагностики.

I.Теоретические знания

1.Химический состав бактериальной клетки, его особенности.

2.Питание бактерий. Механизмы поступления питательных веществ в клетку.

Классификация бактерий по типам питания и способам получения энергии.

Сапрофиты. Паразиты.

3.Культивирование бактерий. Питательные среды для бактерий, их классифи-

кация.

4.Дыхание бактерий. Классификация бактерий по типу дыхания.

5.Бактериологический метод диагностики инфекционных заболеваний. Мето-

ды культивирования бактерий. Получение чистой культуры аэробов и ана-

эробов. Способы создания анаэробных условий.

II.Практические навыки

1.Овладение основными приемами бактериологической техники.

2.Проведение бактериологического исследования (по схеме): выполнение I

этапа выделения чистой культуры аэробов из исследуемого материала, со-

держащего смесь бактерий. Техника посева исследуемого материала петлей на пластинчатый МПА (в чашке Петри) с целью получения изолированных колоний.

1

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЗАНЯТИЮ

1. Химический состав бактериальной клетки, его особенности.

Вода составляет более 80% массы микробной клетки и находится в сво-

бодном и связанном состоянии (коллоидно-связанная и ионно-связанная).

Функции свободной воды:

является универсальным растворителем;

обеспечивает оптимальные условия для переноса метаболитов;

обеспечивает процессы осмоса и диффузии.

Связанная вода входит в состав молекул органических и неорганических соединений и является структурным элементом цитоплазмы бактерий.

Сухой остаток бактериальной клетки включает в себя неорганические и ор-

ганические вещества.

К неорганическим веществам относят: углерод, азот, фосфор, калий,

магний, натрий, серу, железо, медь, цинк и др. Они участвуют в процессах ме-

таболизма клетки. Некоторые неорганические вещества (железо, магний) сти-

мулируют рост большинства болезнетворных бактерий.

К органическим веществам относят: белки, углеводы, липиды и нуклеи-

новые кислоты.

Белки составляют 50-80% сухого веса бактерий, выполняют строительную и ферментативную функции, участвуют в транспорте питательных веществ, яв-

ляются экзотоксинами.

Углеводы составляют 12-18% сухого веса клетки, качественно много-

образны и представлены моносахаридами, дисахаридами, полисахаридами и др.

Основная масса углеводов представлена полисахаридами. Углеводы обеспечи-

вают энергетику клетки, входят в состав эндотоксинов и некоторых структур-

ных компонентов бактериальной клетки.

Липиды – их количество варьирует в широких пределах (9-41%) в зави-

симости от видовой и родовой принадлежности бактерий. Липиды, так же, как и углеводы, качественно многообразны и представлены фосфолипидами, ней-

2

тральными жирами, свободными жирными кислотами. В бактериальной клетке преобладают фосфолипиды. Липиды придают устойчивость бактериальной клетке во внешней среде, обеспечивают энергетику клетки при недостатке уг-

леводов, выполняют строительную функцию, входят в состав эндотоксинов,

обладают пирогенными свойствами (повышение температуры тела при инфек-

ционном заболевании).

Нуклеиновые кислоты представлены ДНК (3%) и РНК (16%), структура и функции которых сходны с нуклеиновыми кислотами эукариот. Процентное содержание Г+Ц в ДНК, характерное для отдельных видов, родов и семейств,

используется в построении систематики микроорганизмов.

3

2.Питание бактерий. Механизмы поступления питательных веществ

вклетку. Классификация бактерий по типам питания и способам получе-

ния энергии. Сапрофиты. Паразиты.

Общий тип питания у бактерий голофитный, т.е. через всю поверхность клетки. Основным барьером, регулирующим поступление питательных веществ в клетку, является ЦПМ, т.к. в ней очень мелкие поры, непроницаемые для крупных молекул.

Механизмы поступления питательных веществ в клетку:

простая диффузия происходит по градиенту концентрации, без затрат энер-

гии. Таким путем в клетку проникают вода и газы (02, Н2, N2);

облегченная диффузия – по градиенту концентрации, без затрат энергии, с

помощью специальных белков-переносчиков – пермеаз;

активный механизм осуществляется против градиента концентрации с за-

тратой энергии при помощи белков-переносчиков – пермеаз. Имеется два типа активного транспорта: 1 – «накачивание» небольших молекул в клет-

ку с созданием концентрации, в 100-1000 раз превышающей концентрацию этого вещества снаружи клетки. 2 – транслокация (перенос) радикалов, со-

провождающаяся химической модификацией переносимого вещества (фос-

форилирование глюкозы, фруктозы).

4

Классификация бактерий по типам питания и способам получения

энергии:

аутотрофы (лат. autos – сам, trophe – питание) – используют для построе-

ния своих клеток неорганический углерод в виде СО2;

гетеротрофы (лат. heteros – другой, «питающийся за счет других») – усваи-

вают углерод из сложных органических соединений.

Для накопления своей биомассы бактериям, помимо источника углерода,

требуется источник энергии. Энергия запасается бактериальной клеткой в форме молекул АТФ. Бактерии, для которых источником энергии является солнечный свет, называются фототрофами. Бактерии, которые для биосинтеза используют энергию химических реакций, называются хемотрофами. Хемо-

трофы получают энергию за счет окислительно-восстановительных реакций. В

патологии человека ведущую роль играют хемогетеротрофы.

К хемогетеротрофам относят:

сапрофиты (от греч. sapros – гнилой и phyton – растение) – источником пи-

тания для них служит мертвый органический материал. Например: клостри-

дии.

паразиты (от греч. parasitоs – нахлебник) – получают питательные вещест-

ва от макроорганизма и могут наносить ему вред. Различают облигатные и факультативные паразиты. Облигатные паразиты не могут жить вне клеток организма. Например: риккетсии, хламидии. Факультативные па-

разиты могут существовать внеклеточно и размножаться на питательных средах in vitro.

3. Культивирование бактерий. Питательные среды для бактерий, их

классификация.

Культивирование бактерий in vitro осуществляется на питательных средах,

которые должны отвечать следующим требованиям:

1.Необходимый набор питательных веществ и ростовых факторов;

2.Оптимальные значения рН (обеспечивают функционирование ферментов

5

бактерий);

3.Влажность;

4.Изотоничность (обеспечивает осмотическое равновесие между микробной клеткой и средой, облегчает процессы осмоса и диффузии питательных веществ);

5.Стерильность.

Питательные среды для бактерий

Классификации питательных сред.

По консистенции (физическим свойствам):

жидкие – мясо-пептонный бульон (МПБ), 1% пептонная вода;

6

полужидкие – полужидкий мясо-пептонный агар* (МПА с концентра-

цией агар-агара до 1%);

плотные – МПА (концентрация агар-агара 2-3%).

* Агар – полисахарид, получаемый из водорослей «агар-агар». Он плавится при температуре 1000С, а застывает при температуре 400С.

7

По составу:

простые (МПА, МПБ);

сложные (кровяной агар).

По назначению:

транспортные – для первичного посева и транспортировки исследуемо-

го материала в лабораторию;

элективные (селективные) – среды для избирательного культивирова-

ния бактерий определенного вида (1% пептонная вода и щелочной агар для холерных вибрионов, среда Плоскирева – для возбудителей брюш-

ного тифа и дизентерии);

дифференциально-диагностические – для дифференциации отдельных видов бактерий по ферментативным свойствам. Например: среда Эндо –

для кишечных бактерий.

8

Состав и механизм работы среды Эндо.

Состав: МПА + 1% лактозы + индикатор (фуксин, обесцвеченный гипо-

сульфитом натрия).

Дифференциация кишечных бактерий основана на различиях в способно-

сти расщеплять лактозу. Кишечные палочки расщепляют лактозу до кислоты,

которая нейтрализует гипосульфит натрия. В результате фуксин из связанного состояния переходит в свободное. Колонии кишечных палочек окрашиваются в красный цвет (лактозопозитивные). Возбудители брюшного тифа и дизенте-

рии не расщепляют лактозу, поэтому дают на среде Эндо бесцветные (лактозо-

негативные) колонии.

9

специальные – для выделения и культивирования бактерий, не расту-

щих на простых средах (сывороточный агар, кровяной агар);

накопительные – для накопления возбудителя при его низкой концен-

трации в материале от больного (селенитовая среда – для культивирова-

ния возбудителей дизентерии).

4. Дыхание бактерий. Классификация бактерий по типу дыхания.

Сущность дыхания у микроорганизмов – получение энергии, образующей-

ся в процессе прямого биологического окисления веществ кислородом или пу-

тем ферментативного метаболизма. Накопление энергии происходит в мезосо-

мах.

В соответствии с потребностями в кислороде бактерии классифици-

руют на основные группы:

Облигатные (строгие) аэробы – микроорганизмы, которые растут и раз-

множаются только в присутствии кислорода. Например: Vibrio cholerae, Pseu-

domonas aeruginosa.

10