- •О книге
- •Предисловие
- •Введение - Л. Б. Богоявленская
- •Краткий очерк истории микробиологии - Л. Б. Богоявленская
- •Часть I. Общая микробиология
- •Глава 1. Микробиологическая лаборатория - Л. Б. Богоявленская
- •Правила поведения и работы в микробиологической лаборатории
- •Методы микробиологического исследования
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2. Микроскоп и микроскопические методы исследования - М. Я. Корн
- •Фазово-контрастная микроскопия
- •Темнопольная микроскопия
- •Люминесцентная (флюоресцентная) микроскопия
- •Электронная микроскопия
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3. Основы классификации и морфология микроорганизмов - О. Б. Орлеанская
- •Бактерии
- •Строение бактериальной клетки
- •Микоплазмы
- •Спирохеты
- •Риккетсии
- •Вирусы
- •Контрольные вопросы
- •Изучение морфологии микроорганизмов
- •Техника приготовления мазка
- •Высушивание мазка
- •Фиксация мазка
- •Окраска препаратов
- •Рецепты красителей
- •Простой метод окраски
- •Сложные методы окраски
- •Прижизненная окраска микроорганизмов
- •Изучение подвижности микроорганизмов
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Глава 4. Физиология микроорганизмов
- •Химический состав бактерий
- •Питание бактерий
- •Ферменты и их роль в обмене веществ
- •Дыхание бактерий
- •Пигменты микроорганизмов
- •Светящиеся и ароматообразующие микроорганизмы
- •Рост и размножение бактерий
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5. Влияние факторов окружающей среды на микроорганизмы - Н. А. Бельская
- •Физические факторы
- •Химические факторы
- •Биологические факторы
- •Контрольные вопросы
- •Стерилизация
- •Физические способы
- •Сухожаровая стерилизация
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Стерилизация кипячением
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Стерилизация ультрафиолетовым облучением
- •Контрольные вопросы
- •Механическая стерилизация при помощи бактериальных фильтров
- •Контрольные вопросы
- •Химические способы
- •Биологическая стерилизация
- •Контрольные вопросы
- •Дезинфекция
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Глава 6. Распространение микроорганизмов в природе - Л. Б. Богоявленская
- •Микрофлора почвы
- •Микрофлора воды
- •Микрофлора воздуха
- •Микрофлора организма человека
- •Контрольные вопросы
- •Глава 7. Питательные среды и микробиологическое исследование - Г. И. Кац
- •Питательные среды
- •Требования, предъявляемые к средам
- •Классификация сред
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Приготовление сред
- •Рецепты приготовления простых (основных) сред и изотонического раствора натрия хлорида
- •Рецепты приготовления сложных сред
- •Сухие среды
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Методы посевов
- •Контрольные вопросы
- •Методы культивирования
- •Методы выделения чистых культур микроорганизмов
- •Изучение выделенных культур
- •Культуральные свойства
- •Морфологические свойства
- •Ферментативная активность
- •Сохранение культур
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Глава 8. Фаги - Г. И. Кац
- •Свойства фагов
- •Контрольные вопросы
- •Методы изучения вирулентных фагов
- •Подготовка материала
- •Качественные методы
- •Количественные методы
- •Методы выделения фагов
- •Практическое применение фагов
- •Препараты фагов
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Глава 9. Антибиотики. Химиопрофилактика и химиотерапия
- •Общая характеристика - Н. А. Бельская
- •Контрольные вопросы
- •Чувствительность микроорганизмов к антибиотикам - Н. А. Бельская
- •Методы определения
- •Методика работы с оптическим стандартом мутности
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Химиопрофилактика и химиотерапия
- •Глава 10. Генетика микроорганизмов - Ф. К. Черкес
- •Фенотипическая изменчивость (модификация)
- •Генотипическая (наследуемая) изменчивость
- •Плазмиды
- •Практическое значение изменчивости
- •Контрольные вопросы
- •Глава 11. Учение об инфекции - Ф. К. Черкес
- •Патогенность и вирулентность микроорганизмов
- •Роль макроорганизма в инфекционном процессе
- •Влияние окружающей среды на возникновение и развитие инфекционного процесса
- •Механизм передачи инфекции
- •Формы инфекционного процесса
- •Динамика развития инфекционного заболевания
- •Контрольные вопросы
- •Биологические методы исследования
- •Виды лабораторных животных
- •Содержание лабораторных животных
- •Отбор животных и подготовка их к опыту
- •Экспериментальное заражение животных
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Способы заражения
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Вскрытие и микробиологическое исследование погибших животных
- •Контрольные вопросы
- •Техника взятия крови у животных
- •Обработка и выделение составных частей крови
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Глава 12. Учение об иммунитете. Реакции иммунитета. Иммунопрофилактика и иммунотерапия инфекционных болезней - Л. Б. Богоявленская, Г. И. Кац
- •Наследственный (видовой) иммунитет
- •Приобретенный иммунитет
- •Неспецифические факторы защиты организма
- •Клеточные факторы неспецифической защиты
- •Фагоцитоз
- •Клеточная реактивность
- •Контрольные вопросы
- •Гуморальные факторы неспецифической защиты
- •Контрольные вопросы
- •Специфические факторы защиты организма (иммунитет)
- •Антигены
- •Контрольные вопросы
- •Антитела
- •Контрольные вопросы
- •Клеточные механизмы иммунного ответа
- •Контрольные вопросы
- •Серологические реакции
- •Реакция агглютинации
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Реакция гемагглютинации
- •Реакция торможения гемагглютинации
- •Реакция непрямой гемагглютинации
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Реакция преципитации
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Реакция лизиса (иммунный цитолиз)
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Реакция связывания комплемента
- •Подготовка ингредиентов
- •Проведение основного опыта
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Peaкция иммунофлюоресценции
- •Опсонофагоцитарная реакция
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Реакции иммунитета in vivo (кожаные пробы)
- •Контрольные вопросы
- •Иммунопрофилактика и иммунотерапия инфекционных болезней
- •Контрольные вопросы
- •Глава 13. Аллергия - Л. Б. Богоявленская
- •Реакции гиперчувствительности немедленного типа
- •Реакции гиперчувствительности замедленного типа
- •Контрольные вопросы
- •Часть II. Частная микробиология
- •Патогенные кокки - Ф. К. Черкес
- •Глава 14. Стафилококки
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Глава 15. Стрептококки
- •Streptococcus pyogenes (гемолитический)
- •Микробиологическое исследование
- •Streptococcus pneumoniae (пневмококк)
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Глава 16. Менингококки
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Глава 17. Гонококки
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Семейство кишечных бактерий
- •Глава 18. Эшерихии - Л. Б. Богоявленская, Ф. К. Черкес
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Глава 19. Сальмонеллы - Л. Б. Богоявленская, Ф. К. Черкес
- •Брюшной тиф, паратифы А и В
- •Пищевые токсикоинфекции
- •Внутрибольничная сальмонеллезная инфекция
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Глава 20. Шигеллы - Ф. К. Черкес
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Условно-патогенные бактерии - Л. Б. Богоявленская
- •Глава 21. Клебсиеллы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Глава 22. Протей
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Глава 23. Иерсинии энтероколитика
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Возбудители особо опасных инфекций - Ф. К. Черкес
- •Глава 25. Возбудители холеры
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Глава 26. Возбудитель чумы
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Глава 27. Возбудитель псевдотуберкулеза
- •Микробиологическое исследование
- •Глава 28. Возбудитель туляремии
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Глава 29. Возбудители бруцеллеза
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Глава 30. Возбудитель сибирской язвы
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Глава 31. Возбудители коклюша и паракоклюша
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Глава 33. Возбудители туберкулеза
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Патогенные анаэробы - Ф. К. Черкес
- •Контрольные вопросы
- •Глава 34. Возбудитель столбняка
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Глава 35. Возбудители газовой гангрены
- •Clostridium perfringens
- •Clostridium novyi
- •Clostridium septicum
- •Clostridium histolyticum
- •Clostridium sordellii
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Глава 36. Возбудитель ботулизма
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Патогенные спирохеты - Ф. К. Черкес
- •Глава 37. Возбудитель сифилиса
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Глава 38. Возбудители возвратного тифа
- •Эпидемический возвратный тиф
- •Контрольные вопросы
- •Эндемический возвратный тиф
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Глава 39. Спирохеты Венсана
- •Глава 40. Возбудители лептоспирозов
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Риккетсии - Ф. К. Черкес
- •Глава 41. Возбудители сыпного тифа
- •Сыпной тиф
- •Болезнь Брилла
- •Контрольные вопросы
- •Эндемический блошиный тиф
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Глава 42. Возбудитель Ку-лихорадки
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Вирусы
- •Вирусологическая диагностика
- •Контрольные вопросы
- •Глава 44. Возбудитель бешенства
- •Вирусологическая диагностика
- •Контрольные вопросы
- •Глава 45. Возбудители полиомиелита
- •Вирусы полиомиелита
- •Вирусологическая диагностика
- •Вирусы Коксаки
- •Вирусологическая диагностика
- •Вирусы ECHO
- •Вирусологическая диагностика
- •Контрольные вопросы
- •Вирусологическая диагностика
- •Контрольные вопросы
- •Вирус гепатита А
- •Вирус гепатита В
- •Вирусологическая диагностика
- •Контрольные вопросы
- •Онкогенные вирусы
- •Часть III. Санитарная микробиология
- •Санитарно-бактериологическое исследование воды - Ф. К. Черкес
- •Определение общего числа бактерий
- •Определение БГКП
- •Выявление свежего фекального загрязнения
- •Санитарно-бактериологическое исследование почвы - Н. А. Бельская
- •Контрольные вопросы
- •Задания
- •Санитарно-бактериологическое исследование воздуха - Ф. К. Черкес
- •Методы отбора проб воздуха
- •Контрольные вопросы
- •Задача
- •Задание
- •Санитарно-бактериологическое исследование молока и молочных продуктов Ф. К. Черкес, Н. А. Бельская
- •Определение общего числа бактерий
- •Определение БГКП
- •Санитарно-бактериологическое исследование крема и изделий из крема - Ф. К. Черкес
- •Определение титра кишечной палочки
- •Выявление коагулазоположительных стафилококков
- •Контрольные вопросы
- •Санитарно-бактериологическое исследование колбасных и мясных продуктов промышленного производства - Ф. К. Черкес
- •Определение количества микробов в 1 г продукта
- •Определение БГКП в 1 г продукта
- •Выявление сальмонелл
- •Определение протея
- •Санитарно-бактериологическое исследование баночных консервов - Ф. К. Черкес
- •Контрольные вопросы
- •Санитарно-бактериологическое исследование смывов - Ф. К. Черкес
- •Исследование на БГКП
- •Выявление S. aureus
- •Определение общего числа бактерий
- •Контрольные вопросы
- •Задания
- •Санитарно-бактериологическое исследование перевязочного и хирургического материала на стерильность - Ф. К. Черкес
- •Контрольные вопросы
- •Санитарно-бактериологическое исследование безалкогольных напитков - Ф. К. Черкес
- •Краткий словарь микробиологических терминов - Г. И. Кац
Глава 10. Генетика микроорганизмов - Ф. К. Черкес
Способность живых организмов сохранять определенные признаки на протяжении многих поколений называется наследственностью.
В процессе изучения наследственности оказалось, что каждое последующее поколение под влиянием различных факторов может приобретать признаки, отличающие их от предыдущих поколений. Это свойство называется изменчивостью. Таким образом наследственность и изменчивость тесно связаны между собой.
Наука, изучающая наследственность и изменчивость живых организмов, называется генетикой (от греч. genos - рождение).
Еще в XIX веке Ч. Дарвин доказал, что все существующие виды живых организмов произошли путем изменчивости от немногих форм, а возникшие изменения, передаваемые по наследству, являются основой эволюционного процесса. Теория Дарвина получила высшую оценку у классиков марксизмаленинизма. Ф. Энгельс рассматривал ее как одно из величайших открытийXIX века.
Изучение наследственности и изменчивости у высших организмов связано с большими трудностями из-за большой продолжительности их жизни и немногочисленности потомства.
Удобным объектом для этого изучения являются микроорганизмы, для которых характерен короткий жизненный цикл, быстрое размножение и способность давать многочисленное потомство. Кроме того, они обладают выраженной морфологией, которую можно изучать визуально при помощи светового микроскопа. Микроорганизмы биохимически активны, что легко учитывать при использовании специальных питательных сред.
Способность микроорганизмов изменять свои свойства при воздействии различных факторов (температура, ультрафиолетовое и рентгеновское излучение и др.) позволяет широко использовать их в качестве модели при изучении наследственности и изменчивости.
Первым объектом генетических исследований была кишечная палочка, которая хорошо культивируется в лабораторных условиях. Важное значение имело также то, что морфологические, культуральные и биохимические свойства этой бактерии хорошо изучены. В дальнейшем объектом генетических исследований стали и другие бактерии, а также вирусы.
Исследованиягенетикимикроорганизмовпоказали,чтоу них роль носителя генетической информации играет ДНК (у некоторых вирусов РНК).
Молекула ДНК в бактериях состоит из двух нитей, каждая из которых спирально закручена относительно другой. При делении клетки нитчатая спираль удваиваетсякаждая из нитей служит как бы шаблоном или матрицей, на которой строится новая нить. При этом каждая нить, возникшая в процессе деленияклеток,содержитвновьобразовавшуюсядвунитчатуюмолекулуДНК.
ВсоставДНКвходятчетыре азотистых основанияаденин, гуанин, цитозин
итимин, порядок расположения в цепи у разных организмов определяет их наследственную информацию, закодированную в ДНК.
Функциональной единицей наследственности является ген, который представляет собой участок нити ДНК. В генах записана вся информация, касающаяся свойств клетки.
Полныйнабор генов,которымобладаетклетка,называетсягенотипом.Гены подразделяются на структурные, несущие информацию о конкретных белках, вырабатываемых клеткой, и гены-регуляторы, регулирующие работу структурных генов. Например, клетка вырабатывает те белки, которые необходимы ей в данных условиях, однако при изменении условий генырегуляторы изменяют свойства клетки, приспосабливая их к новым условиям.
Изменения морфологических, культуральных, биохимических и других свойств микроорганизмов, возникающие под действием внешних факторов, взаимосвязаны. Например, изменения морфологических свойств сопровождаютсяобычно изменениями физиологических особенностей клетки.
В процессе изучения изменчивости микроорганизмов была обнаружена особаяформаизменчивостидиссоциация.Этотвидизменчивостибылописан П. де Крюи и Дж. Аркрайтом и выражается в том, что при посеве некоторых культур на плотныепитательные среды происходит разделение колоний на два типа: гладкие, круглые, блестящие колонии с ровными краями - S-форма (от англ. smooth - гладкий), и плоские, непрозрачные колонии неправильной формы, с неровными краями - R-форма (от англ. rough - шероховатый). Существуют также переходные формы: М-формы (слизистые) и g-формы (карликовые).
Колонии, относящиеся к гладкой S-форме, могут при определенных условиях переходить в R-форму и обратно, однако переход R-формы в S- форму происходит труднее.
Диссоциация наблюдается у ряда бактерий, в частности у возбудителей сибирской язвы, чумы и др.
Характеристика S- и R-форм колоний
S-форма |
R-форма |
Колонии гладкие, блестящие, |
Колонии неправильной |
формы, |
|
правильной выпуклой формы |
мутные, шероховатые |
При росте в бульоне - |
Растут в бульоне в виде |
осадка |
У подвижных бактерий |
равномерная муть |
|
жгутики |
могут отсутствовать |
У подвижных бактерий имеются |
|
жгутики |
Капсулы отсутствуют |
У капсульных бактерий имеется |
Биохимические свойства |
выражены |
слабо |
капсула |
|
Биохимически активны |
Большинство бактерий |
менее |
болезнетворны |
Болезнетворны |
|
Выделяются чаще в остром |
Выделяются обычно при |
хронической |
форме заболевания |
периоде заболевания |
Болезнетворные бактерии чаще бывают в S-форме. Исключением являются возбудители туберкулеза, чумы, сибирской язвы, у которых болезнетворной является R-форма (рис. 26).
Рис. 26. Рост возбудителей туберкулеза на плотной среде (R-форма)
Изменения, возникающие в бактериальных клетках могут быть ненаследуемые - фенотипическая изменчивость и наследуемые - генотипическая изменчивость.
Фенотипическая изменчивость (модификация)
Модификация микроорганизмов возникает как ответ клетки на неблагоприятные условия ее существования. Это адаптивная реакция на внешние раздражители. Модификация не сопровождается изменением генотипа, в связи с чем возникшие в клетке изменения по наследству не передаются. При восстановлении оптимальных условий возникшие изменения утрачиваются. Модификация может касаться разных свойств микроорганизмов - морфологических, культуральных, биохимических и др.
Морфологическая модификация выражается в изменениях формы и величины бактерий. Например, при добавлении пенициллина к питательной среде клетки некоторых бактерий удлиняются. Недостаток в среде солей кальция вызывает у палочки сибирской язвы повышенное спорообразование. При повышенной концентрации солей кальция способность образовывать споры утрачивается и т. д. При длительном росте бактерий в одной и той же среде возникает полиморфизм, обусловленный влиянием накопившихся в ней продуктов их жизнедеятельности.
Культуральная модификация состоит в изменении культуральных свойств бактерий при изменении состава питательной среды. Например, при недостатке кислорода у стафилококка утрачивается способность образовывать пигмент. Чудесная палочка при комнатной температуре образует яркокрасный пигмент, но при 37° С способность образовывать этот пигмент утрачивается и т. д.
Биохимическая (ферментативная) модификация. Каждый вид бактерий имеет определенный набор ферментов, благодаря которым они усваивают питательные вещества. Эти ферменты вырабатываются на определенных питательных субстратах и предопределены генотипом.
В процессе жизнедеятельности бактерий обычно функционируют не все гены, ответственные за синтез соответствующих ферментов. В геноме бактерий всегда имеются запасные возможности, т. е. гены, определяющие выработку адаптивных ферментов. Например, кишечная палочка, растущая на среде, не содержащей углевод лактозу, не вырабатывает фермент лактазу, но если пересеять ее на среду с лактозой, то она начинает вырабатывать этот фермент. Адаптивные ферменты позволяют приспособляться к определенным условиям существования.
Таким образом, модификация - это способ приспособления микроорганизма к условиям внешней среды, обеспечивающий им возможность расти и размножаться в измененных условиях. Приобретенные свойства не передаются по наследству, поэтому они не играют роли в эволюции, а способствуют в основном выживанию микробных популяций.