ФиÐиоÐогиÑ_и_ÑкоÐогиÑ_микÑооÑганиÐмов

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЗАНЯТИЮ

1. Рост и размножение бактерий.

Рост бактерий – это увеличение линейных размеров и массы микробной

клетки.

Размножение бактерий – это увеличение количества особей в популяции за счет поперечного деления, реже путем почкования.

Интервал времени, за который число клеток удваивается, называется вре-

менем генерации (Т-генерации). Для большинства бактерий время генерации составляет 20-30 мин., у возбудителя туберкулеза – 24 часа.

Популяция бактерий – совокупность особей одного вида, сформировавша-

яся в определенных условиях внешней среды.

Культура бактерий (чистая культура) – популяция одного вида микро-

организмов, выросших на питательной среде.

Штамм микроорганизмов – чистая культура микроорганизмов, выделен-

ных из определенного источника и отличающихся от других представителей вида какими-либо свойствами (например, чувствительностью/устойчивостью к антимикробным препаратам).

2. Характеристика роста бактериальной популяции на плотных и

жидких питательных средах.

Рост бактерий на плотной питательной среде.

Популяция бактерий, развившаяся из одной микробной клетки на плотной питательной среде, называется колонией.

Для подсчета количества жизнеспособных клеток, т.е. колоний, в образце биологического материала при бактериологическом исследовании используют

колониеобразующую единицу (КОЕ/мл, КОЕ/г).

Колонии характеризуют по следующим признакам:

1) по размеру: мелкие - 1-2 мм; средние - 2-4 мм; крупные - более 4 мм;

21

2)по форме: круглые или неправильной формы;

3)по рельефу: выпуклые, уплощенные;

4)по характеру поверхности: гладкие или шероховатые;

5)по характеру краев: ровные, изрезанные, волнистые;

6)по оптическим свойствам: прозрачные, полупрозрачные, непрозрачные;

7)по цвету пигмента: бесцветные или пигментированные (золотистые,

красные, сине-зеленого цвета и др.);

8)по запаху, например, колонии синегнойной палочки имеют запах жасми-

на, фиалки, карамели;

9)по консистенции: сухие, влажные, слизистые.

Гладкие колонии с ровными краями обозначаются как «S»-колонии (англ. smooth – гладкие), шероховатые с изрезанными краями – «R»-колонии (англ. rough – шероховатые). Внешний вид колоний у некоторых бактерий настолько характерен, что может служить одним из дифференциальных признаков при их идентификации (рис. 15). Например, R-колонии возбудителя чумы (Yersinia pestis) сравнивают с «кружевными платочками», т.к. они имеют плотный центр и прозрачные волнистые края, R-колонии возбудителя сибирской язвы (Bacillus anthracis) напоминают «гриву льва».

б – возбудитель сибирской язвы (Bacillus anthracis)

22

Рост бактерий в жидких питательных средах.

Характер роста микроорганизмов в жидкой питательной среде зависит от

скорости деления и типа дыхания бактерий и может быть (рис. 16):

1)диффузно-мутящий (Staphylococcus aureus, Escherichia coli);

2)придонный или придонно-пристеночный (Streptococcus pyogenes);

3)поверхностно-пленчатый (Vibrio choleraе, Mycobacterium tuberculosis).

Рисунок 16 – Рост микроорганизмов в жидкой питательной среде

Некоторые виды возбудителей дают характерный тип роста в жидкой пи-

тательной среде. Например, Y. pestis образует на поверхности пленку со спус-

кающимися вниз нитями – «чумные сталактиты»; B. anthracis образует придон-

ный осадок в виде «комочка ваты».

3. Фазы развития бактериальной популяции в жидкой питатель-

ной среде (рис. 17).

I – лаг-фаза (от англ. lag – отставать) – начальная фаза от момента посева бак-

терий до начала размножения. Бактерии адаптируются к новым условиям обитания.

II – экспоненциальная (логарифмическая) фаза. Характеризуется максимальной скоростью деления клеток, которая зависит от вида бактерий.

23

III – стационарная фаза. Характеризуется равновесием между количеством по-

гибающих и вновь образующихся клеток. В эту фазу количество живых бактерий в популяции достигает максимальной концентрации.

IV – фаза отмирания. Характеризуется гибелью бактерий вследствие истощения питательной среды и других факторов.

Рисунок 17 – Фазы развития бактериальной популяции в жидкой питатель-

ной среде

Культивирование бактериальной популяции в системе с регулярным дози-

рованным поступлением (обновлением) питательной среды и удалением мета-

болитов является непрерывным и позволяет популяции постоянно находить-

ся в логарифмической фазе. Такой вариант используют для накопления бакте-

риальной массы в биотехнологических процессах и на микробиологическом производстве, например, при производстве бактерийных препаратов – вакцин,

эубиотиков.

4.Влияние факторов окружающей среды на микроорганизмы.

Механизмы повреждающего действия физических факторов,

практическое применение.

Физические, химические и биологические факторы окружающей среды

оказывают различное воздействие на микроорганизмы:

24

бактерицидное – приводящее к гибели клеток;

бактериостатическое – подавляющее размножение;

мутагенное – изменяющее наследственные свойства бактерий.

Механизмы повреждающего действия физических факторов, практи-

ческое применение.

1. Ультразвук (УЗ). Под его действием в цитоплазме бактерий образуют-

ся кавитационные полости, заполненные парами жидкости под высоким давле-

нием до 10 000 атм. Это приводит к разрушению цитоплазматических и оболо-

чечных структур клетки. Практическое применение: для стерилизации жид-

костей: вакцин, жидких пищевых продуктов и др.

2. Ультрафиолетовый свет – повреждает ДНК микробной клетки. Дей-

ствие УФ-света на бактерии было доказано опытом Бухнера (рис. 18): в чашку Петри с МПА делают посев культуры микроорганизмов, например, S. typhi

«сплошным газоном». На посев накладывают черную бумагу с вырезанными буквами, составляющими какое-либо слово, например, «typhus» и подвергают его действию прямых солнечных лучей в течение 1 часа. После этого черную бумагу снимают и ставят чашку на сутки в термостат при температуре 370С.

Рост культуры микробов наблюдается только на тех участках среды, которые были защищены от действия УФ-лучей. Практическое применение ультра-

фиолетового облучения (УФО): стерилизация воздуха в операционных, ро-

дильных залах, палатах для новорожденных, в бактериологических лаборато-

риях и др.

Рисунок 18 – Опыт Бухнера с культурой S. typhi

25

3. Гамма-излучение вызывает повреждение белков и нуклеиновых кислот мик-

робной клетки (микробицидное действие). Практическое применение: для стерили-

зации одноразовых шприцев, одноразовой пластиковой микробиологической посуды,

перевязочного материала, систем для переливания крови и др.

4. Высокая температура – вызывает денатурацию белков и инактивацию ферментов микроорганизмов. Практическое применение: для стерилизации

различных объектов.

5. Стерилизация, методы, режимы, применение.

Стерилизация или обеспложивание (лат. sterilis – бесплодный) – полное уничтожение любых микроорганизмов и спор в различных объектах (хирурги-

ческие инструменты, перевязочный материал, питательные среды и др.).

Стерилизация проводится различными способами с использованием раз-

личной аппаратуры и различных факторов:

I. физического (высокая температура, УФО, УЗ, гамма-излучение);

II. химического;

III. механического.

I. Физический:

1. Прокаливание в пламени спиртовки. Этот способ имеет ограниченное применение, в частности, для стерилизации бактериологических петель во вре-

мя работы бактериолога (рис. 19).

Рисунок 19 – Прокаливание бактериологической петли в пламене спиртов-

ки

26

2. Сухим жаром в печи Пастера (воздушный стерилизатор) (рис 20). Ре-

жим стерилизации: 180°С, 1 час. Стерилизуют стеклянную посуду (чашки Пет-

ри, пипетки, пробирки), хирургические инструменты.

Рисунок 20 – Сухожаровый шкаф (печь Пастера)

3. Паром под давлением в автоклаве (рис. 21).

Параметры автоклавирования выбирают в зависимости от свойств матери-

ала. Чаще используют следующие режимы: 1 атм (1210С), 1,5 атм (1250С), 2 атм

(1340С). При таких режимах вегетативные формы микробов погибают в течение нескольких минут, а споры за 20-30 минут.

Способ автоклавирования основан на том, что образующийся при кипении воды пар не выходит наружу, а скапливается в замкнутом пространстве и по-

вышает давление. Соответственно давлению увеличивается и температура ки-

пения воды. Тепло, генерируемое при повышении давления, называется ла-

тентным теплом, оно имеет большую проникающую способность, разрушаю-

щую структуру микроорганизмов и спор.

Автоклавирование используют для стерилизации хирургических инстру-

ментов, перевязочного материала, лабораторной посуды, питательных сред, а

также с целью уничтожения выделенных культур микроорганизмов и отрабо-

танного биологического материала.

27

Рисунок 21 – Паровые стерилизаторы (автоклавы)

4. Стерилизация УФ-облучением. Применяется для стерилизации возду-

ха в микробиологических лабораториях, родильных залах, палатах для ново-

рожденных, операционных, процедурных кабинетах и др. Ее проводят ультра-

фиолетовыми бактерицидными лампами различной мощности и конструкции

(рис. 22).

Рисунок 22 – Бактерицидные установки: а – «открытого типа» применяет-

ся только в отсутствии людей; б – «закрытого типа» применяется в присутствии людей

28

II. Химический метод стерилизации основан на использовании токсичных газов: оксида этилена, формальдегида и др. Эти вещества инактивируют фер-

менты и нуклеиновые кислоты микроорганизмов. Химическая стерилизация проводится в специальных камерах при температуре газа от 20 до 600С. Прак-

тическое применение: стерилизация медицинских оптических приборов (эн-

доскопов), предметов медицинского назначения из полимерных материалов.

III. Механический метод стерилизации (фильтрование) основан на меха-

нической задержке микроорганизмов и их спор мелкопористыми фильтрами с определенным диаметром пор. В микробиологической промышленности широ-

ко применяется фильтрация материала через асбестовые и нитроцеллюлозные фильтры. Фильтрование используют для стерилизации биологических препа-

ратов, не выдерживающих нагревания (сывороточные препараты, антибиотики,

бактериальные экзотоксины и др.).

6. Дезинфекция или обеззараживание. Виды дезинфекции. Веще-

ства, используемые для дезинфекции.

Дезинфекция (от франц. приставки des и лат. infectio – заражение) – это комплекс мероприятий, направленных на уничтожение и удаление возбудите-

лей инфекции из объектов окружающей среды. Задача дезинфекции: преду-

преждение или ликвидация процесса накопления, размножения и распростра-

нения возбудителей заболеваний путем их уничтожения, обеспечение преры-

вания передачи инфекции от больного к здоровому. Дезинфекция отличает-

ся от стерилизации по конечному результату. Путем стерилизации уничтожа-

ются все виды микроорганизмов и их споровые формы. При дезинфекции по-

гибают только вегетативные формы болезнетворных микроорганизмов.

Для проведения дезинфекции чаще используют химические дезинфици-

рующие средства. Выбор дезинфицирующего средства, а также способ его

29

применения определяются особенностями обеззараживаемого объекта и биоло-

гическими свойствами материала.

Различают профилактическую, текущую и заключительную дезин-

фекцию.

Химическую дезинфекцию используют для обработки большинства по-

верхностей в помещениях медицинских учреждений, а также различных меди-

цинских инструментов.

Химические вещества, используемые для дезинфекции:

1.Хлорсодержащие соединения.

2.Перекисные соединения (перекись водорода в различных концентрациях).

3.Производные фенола.

Помимо химической, существуют механическая (влажная уборка, мытье рук, стрика, проветривание), тепловая и комбинированные виды дезинфекции.

Примером тепловой дезинфекции является пастеризация – уничтожение только вегетативных форм патогенных бактерий (возбудителей кишечных ин-

фекций, бруцеллеза, туберкулеза). В зависимости от вида и свойств пищевого сырья используют различные режимы пастеризации. Например, пастеризацию молока в промышленных условиях проводят при температуре 740С, 15-20 се-

кунд.

7. Асептика. Антисептика. Вещества, используемые для антисеп-

тики.

Асептика – система мероприятий, предупреждающих попадание микроор-

ганизмов из внешней среды в рану, органы больного при операциях, лечебных и диагностических процедурах. Асептика предусматривает меры защиты от микроорганизмов путем сохранения стерильности перевязочного материала,

перчаток, инструментов, материала для обработки ран, а также дезинфекцию рук врача, операционного поля, аппаратуры и др.

30