ФиÐиоÐогиÑ_и_ÑкоÐогиÑ_микÑооÑганиÐмов

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Кафедра микробиологии и вирусологии № 1

ФИЗИОЛОГИЯ И ЭКОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

Учебно-методическое пособие

Под общей редакцией д.м.н., профессора Набока Ю.Л.

Ростов-на-Дону

2023

2

УДК 579.22(075.8)

ББК 28.4я7 Ф 50

Физиология и экология микроорганизмов : учебно-методическое пособие / сост. : Ю.Л. Набока, Л.И. Васильева, М.Л. Черницкая [и др.] ; под общ. ред. д.м.н., проф. Ю.Л. Набока ; ФГБОУ ВО РостГМУ Минздрава России, каф. микробиологии и вирусологии № 1. – Ростов-на-Дону : Издво РостГМУ, 2023. – 75 с.

Учебно-методическое пособие переработанное в соответствии с федеральным государственным стандартом высшего образования, типовой учебной программой по дисциплине «Микробиология, вирусология».

Предназначено для самостоятельной подготовки обучающихся медицинских вузов к практическим занятиям и самоконтроля усвоения материала.

Составители:

Набока Ю.Л., Васильева Л.И., Гудима И.А., Черницкая М.Л., Иванникова Е.В., Джалагония К.Т., Кудря Е.В., Белоглазова Н.Н., Леус И.Н., Крицкая В.В., Свирава Э.Г.

Рецензенты:

Харсеева Г.Г. – доктор медицинских наук, профессор, зав. кафедрой микробиологии и вирусологии № 2 ФГБОУ ВО РостГМУ Минздрава России. Куцевалова О.Ю. – кандидат медицинских наук, зав. лабораторией клинической микробиологии, главный внештатный специалист по клинической микробиологии МЗ РО (ул. 14-я Линия 63) ФГБУ «Ростовский научноисследовательский онкологический институт» Минздрава России.

Утверждено на кафедральной конференции кафедры микробиологии и вирусологии №1 ФГБОУ ВО РостГМУ Минздрава России. Протокол № 7

от 16.12.2022 г.

Утверждено центральной методической комиссией ФГБОУ ВО РостГМУ Минздрава России. Протокол №3 от 22.12.2022 г.

© ФГБОУ ВО РостГМУ Минздрава России, 2023

3

СОДЕРЖАНИЕ Занятие № 1. Химический состав бактериальной клетки. Питание и ды-

хание бактерий. Питательные среды. Бактериологический метод исследования ..……………........................................... 5

Занятие № 2. Рост и размножение бактерий. Выделение чистой культу-

ры аэробов. Влияние физических и химических факторов на микроорганизмы. Методы стерилизации. Дезинфекция.

Асептика. Антисептика ……………………………………... 20

Занятие № 3. Экология микробов (микроэкология). Распространение микробов в окружающей среде. Микробиота организма че-

ловека …………………………………………………………. 34

Занятие № 4. Контрольное занятие по разделу «Физиология и экология микроорганизмов».…………………………………………… 53

Список рекомендуемой литературы …………………………………………… 74

4

Занятие № 1

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

рий. Питательные среды. Бактериологический метод исследования.

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 клет-

ку. 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, его цель и этапы. Способы создания анаэробных и микроаэрофильных усло-

вий.

II.Практические навыки

1.Изучение основных приемов бактериологической техники.

2.Изучить схему проведения I этапа бактериологического исследования: выде-

ление чистой культуры аэробов из исследуемого материала, содержащего смесь бактерий. Изучить технику посева исследуемого материала петлей на пластинчатый МПА (в чашке Петри) с целью получения изолированных ко-

лоний.

5

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЗАНЯТИЮ

1.Химический состав бактериальной клетки (рис. 1), его особен-

ности.

Рисунок 1 – Химический состав бактериальной клетки

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.

6

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-

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.

2.Питание бактерий. Механизмы поступления питательных ве-

ществ в клетку. Классификация бактерий по типам питания и

способам получения энергии. Сапрофиты. Паразиты.

Общий тип питания у бактерий голофитный, т.е. через всю поверхность

клетки. Основным барьером, регулирующим поступление питательных веществ

7

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).

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. Хемот-

рофы получают энергию за счет окислительно-восстановительных реакций,

либо за счет ферментации – брожения. В патологии человека ведущую роль играют хемогетеротрофы.

8

Кхемогетеротрофам 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 веще-

ства от макроорганизма и могут наносить ему вред. Различают облигатные

ифакультативные паразиты. Облигатные (лат. obligatus –обязательный,

непременный) паразиты – это бактерии, которые могут размножаться только в клетках организма (риккетсии, хламидии). Факультативные (лат. facultatis – необязательный, дополнительный) паразиты могут существо-

вать внеклеточно и размножаться на питательных средах (in vitro) (S. aureus,

E. coli, V. cholerae, Y. pestis).

3.Культивирование бактерий. Питательные среды для бактерий,

их классификация.

Для проведения бактериологической диагностики инфекционных заболе-

ваний необходимо выделение культуры бактерий. С этой целью проводят посев биологического материала от больных на искусственные питательные среды

(рис. 2, 3).

Питательные среды должны отвечать следующим требованиям:

1.Необходимый набор питательных веществ и ростовых факторов;

2.Оптимальные значения рН (обеспечивают функционирование ферментов бактерий);

3.Влажность;

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

5.Стерильность.

9

Рисунок 2 – Готовые сухие питательные среды

Рисунок 3 – Некоторые этапы приготовления в лаборатории плотной пита-

тельной среды из сухой основы (а – взвешивание сухой среды, б – розлив гото-

вой среды в чашку Петри).

Питательные среды классифицируют по ряду параметров: консистен-

ция, состав, назначение.

Классификации питательных сред.

По консистенции (физическим свойствам) (рис. 4):

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

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

цией агар-агара до 1%);

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

*Пептон – продукт неполного гидролиза белков, состоящий из поли-, олиго- и дипептидов. Является источником аминокислот для построения бактериальных белков.

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

10