Микра / Лекции / ()Лекции 2012

УДК 579+616–097 ББК 52.64+28.073 К 59

Рецензенты:

Тапальский Д.В., Ильинская Т.Н., Шевцова Л.В., Лагун Л.В.

Курс лекций по микробиологии, вирусологии, иммунологии для студентов 2-3 курсов факультета по подготовке специалистов для зарубежных стран. / Тапальский Д.В., Ильинская Т.Н., Шевцова Л.В., Лагун Л.В. Учреждение образования «Гомельский государственный медицинский университет», 2012. — 317 с.

Представлен курс лекций по микробиологии, вирусологии, иммунологии, предназначенные для студентов 2-3 курсов лечебного факультета и факультета по подготовке специалистов для зарубежных стран. Рассмотрены вопросы морфологии, физиологии и генетики микроорганизмов, этиологии, патогенеза, иммунитета, лабораторной диагностики, профилактики и этиотропной терапии основных бактериальных, вирусных и грибковых инфекций, приведены сведения об общих механизмах функционирования системы иммунитета и современных иммунологических методах диагностики инфекционных и неинфекционных заболеваний.

Пособие может быть использовано для закрепления материала, изученного в курсе микробиологии, вирусологии, иммунологии.

УДК 579+616–097 ББК 52.64+28.073

К 59

© Коллектив авторов, 2012 © Оформление. УО «Гомельский государственный медицинский университет», 2012

2

СОДЕРЖАНИЕ

3

4

Лекция 1

Микробиология: предмет, задачи, объекты изучения. Исторические этапы развития микробиологии. Систематика, номенклатура, классификация микроорганизмов.

Микробиология (от греч. micros ― малый, bios ― жизнь, logos ― учение, т.е. учение о малых формах жизни) – наука, изучающая организмы, невидимые невооруженным какой-либо оптикой глазом, т.е. микроорганизмы (микробы).

Микроорганизмы ― это невидимые простым глазом представители всех царств жизни. Они играют важнейшую роль в экономике, круговороте веществ в природе, в нормальном существовании и патологии растений, животных, человека. Микробы представляют самую многочисленную и разнообразную группу живых существ.

Микроорганизмы осуществляют круговорот веществ и энергии в природе. С помощью микроорганизмов осуществляются важные производственные процессы ― хлебопечение, виноделие и пивоварение, производство органических кислот, ферментов, пищевых белков, гормонов, антибиотиков и других лекарственных препаратов.

Печальную известность имеют патогенные микроорганизмы (микробыпатогены) ― возбудители заболеваний человека, животных, растений. Микроорганизмы, приобретающие в процессе эволюции патогенность для человека (способность вызывать заболевания), вызывают эпидемии, уносящие миллионы жизней. До настоящего времени вызываемые микроорганизмами инфекционные заболевания остаются одной из основных причин смертности, причиняют существенный ущерб экономике.

Предметом микробиологии является изучение биологических свойств микроорганизмов:

•морфологии,

•физиологии,

•систематики,

•генетики,

•экологии, т.е. взаимоотношения с другими формами жизни и внешней средой.

Основными объектами изучения микробиологии служат самые низшие эукариоты (паразитические грибки и простейшие), прокариоты (бактерии, актиномицеты, спирохеты, риккетсии, хламидии и микоплазмы), а также вирусы.

По целевой направленности различают:

5

•общую,

•промышленную,

•медицинскую,

•ветеринарную,

•санитарную,

•космическую микробиологию.

Общая микробиология изучает систематику, структурную организацию, химический состав, ферментные системы, культивирование и генетику микроорганизмов;

промышленная ― использование микроорганизмов в народном хозяйстве (производство антибиотиков, ферментов, витаминов, аминокислот и других биологически активных веществ, пищевых продуктов).

Медицинская микробиология:

-изучает морфологию, физиологию, экологию и генетические характеристики нормальной микрофлоры и возбудителей основных инфекционных болезней человека;

-осуществляет методы лабораторной диагностики инфекционных заболеваний и микробоносительства;

-разрабатывает методы специфической профилактики и лечения инфекционных заболеваний.

Задачи медицинской микробиологии:

•установление роли микроорганизмов в норме и при патологии;

•разработка методов диагностики, специфической профилактики и лечения инфекционных заболеваний;

•индикация (выявление) и идентификация (определение) возбудителей инфекционных заболеваний;

•бактериологический и вирусологический контроль окружающей среды, продуктов питания, режимов стерилизации и др.;

•контроль за чувствительностью микроорганизмов к антибиотикам и другим лечебным препаратам;

•контроль за состоянием микробиоценозов (микрофлорой) поверхностей и полостей тела человека.

Методы микробиологической диагностики:

•микроскопический ― изучение морфологических свойств микроорганизмов с использованием приборов для микроскопии;

•микробиологический (бактериологический и вирусологический) ― выделение чистых культур бактерий и их идентификация;

6

•биологический ― заражение лабораторных животных с воспроизведением инфекционного процесса на чувствительных моделях (биопроба);

•иммунологический (варианты ― серологический, аллергический);

•молекулярно-генетический ― ДНК-зонды, полимеразная цепная реакция (ПЦР) и др.

Этапы развития микробиологии

•Эвристический ― Дж. Фракасторо

•Описательный (микрографический) ― А. Левенгук

•Физиологический ― Л. Пастер, Р. Кох

•Иммунологический ― И.И. Мечников, П. Эрлих

•Вирусологический ― Д.И. Ивановский

•Современный (молекулярно-генетический)

1.Эвристический период (до изобретения микроскопов и их применения для изучения микромира). Размеры микроорганизмов лежат за пределами разрешающей способности человеческого глаза, поэтому до изобретения микроскопа человек не знал об их существовании. Однако люди на протяжении тысячелетий научились широко использовать в своих целях процессы жизнедеятельности многих микробов, в частности, для приготовления молочнокислых продуктов, получения вина, уксуса, пива, силосования кормов. В течение многих веков природа процессов брожения оставалась неясной. Наряду с этим человек давно познал и другую сторону жизнедеятельности микроорганизмов: их способность вызывать повальные заразные болезни, от которых погибало множество людей. Происхождение и причины таких болезней также тысячелетиями были непонятны.

О природе заразных болезней высказывались различные предположения, в том числе и такое, что их возбудителями являются какие-то мельчайшие живые существа ― контагии. В наиболее законченной форме эта идея была сформулирована в XVI в. выдающимся итальянским ученым, поэтом и врачом Джироламо Фракасторо. Он четко сформулировал положение, что зараза — это материальное начало («контагий телесен»). В своем главном медицинском труде «О контагии, контагиозных болезнях и лечении» (1546 г.) он предположил живую природу агентов инфекционных заболеваний ― contagium vivum.

2. Описательный (микрографический) период занял около двухсот лет.

Антони ван Левенгук в 1675 г. впервые описал простейших, в 1683г. ― основные формы бактерий.

3. Физиологический период (с1875 г.) ―эпоха Луи Пастера и РобертаКоха.

7

Открытия Л. Пастера:

•Промышленная микробиология (брожение).

•Разработка принципов асептики и методов стерилизации.

•Открытие возбудителей инфекционных заболеваний: сибирской язвы, родильной горячки, нагноений.

•Профилактика инфекционных заболеваний ― разработка вакцин против куриной холеры, сибирской язвы, бешенства.

Открытия Р. Коха:

•Методологические основы изучения микроорганизмов ― триада ГенлеКоха.

•Усовершенствование микробиологических методов исследования.

•Открытие возбудителей холеры (1882), туберкулеза (1883).

4.Иммунологический период. И.И.Мечников создал новую эпоху в микробиологии ― учение о невосприимчивости (иммунитете), разработав теорию фагоцитоза и обосновав клеточную теорию иммунитета.

Открытия И.И. Мечникова:

•Фагоцитарная теория иммунитета(лауреат Нобелевской премии, 1908).

•Учение об антибиозе.

•Основы геронтологии.

Одновременно с развитием клеточной теорию иммунитета накапливались данные о выработке в организме антител против бактерий и их токсинов, позволившие П.Эрлиху разработать гуморальную теорию иммунитета. В последующей многолетней и плодотворной дискуссии между сторонниками фагоцитарной и гуморальной теорий были раскрыты многие механизмы иммунитета и родилась наука иммунология.

5. Вирусологический период. 12 февраля 1892 г. на заседании Российской академии наук Д.И. Ивановский сообщил, что возбудителем мозаичной болезни табака является фильтрующийся вирус. Эту дату можно считать днем рождения вирусологии, а Д.И. Ивановского ― ее основоположником. Впоследствии оказалось, что вирусы вызывают заболевания не только растений, но и человека, животных и даже бактерий.

Вирусология ― наука, изучающая морфологию, физиологию, генетику, экологию и эволюцию вирусов, эпидемиологию, методы лабораторной диагностики, специфической профилактики и лечения вызываемых ими заболеваний.

6. Современный(молекулярно-биологический) период(со2-йполовиныXX в.). Основные достижения:

•расшифровка молекулярной структуры и молекулярнобиологической организации большинства бактерий и вирусов;

8

•открытие новых форм жизни (инфекционных белков ― прионов и инфекционных РНК ― вироидов);

•разработка методов культивирования животных и растительных клеток;

•разработка принципиально новых способов диагностики инфекционных и неинфекционных заболеваний (ИФА, РИА, иммуноблотинг, гибридизация НК, ПЦР);

•открытие новых возбудителей вирусных и бактериальных инфекций (ВИЧ, возбудители геморрагических лихорадок, легионелл и др.);

•создание принципиально новых вакцин и других лечебных, профилактических и диагностических препаратов.

Систематика, номенклатура, классификация микроорганизмов

Систематика занимается всесторонним описанием видов организмов, выяснением степени родственных отношений между ними и объединением их в различные по уровню родства классификационные единицы (таксоны).

Классификация — составная часть систематики. Занимается распределением организмов в соответствии с их общими признаками по различным таксонам.

Таксономия — наука о принципах и методах распределения (классификации) организмов в иерархическом плане.

Таксономические категории

Основной таксономической единицей в биологии является вид (species).

Вид – это эволюционно сложившаяся совокупность микроорганизмов, имеющих единое происхождение, сходный генотип и максимально близкие фенотипические признаки и свойства.

Принципы систематики

•Филогенетический (для крупных таксонов).

•Фенотипический. В нем используются:

9

◊тинкториальные свойства — способность окрашиваться различными красителями;

◊культуральные свойства — особенности роста бактерий на жидких и плотных питательных средах;

◊подвижность;

◊спорообразование — форма и характер расположения споры в клетке;

◊физиологические свойства — тип питания, тип дыхания;

◊биохимические свойства — способность ферментировать различные субстраты;

◊антигенные свойства.

•Генотипический. Для классификации бактерий, помимо изучения их фенотипических свойств, все более широко используют методы геносистематики. В ее основе лежит изучение нуклеотидного состава ДНК и наиболее важных характеристик генома, в частности, его размера (величина, объем, молекулярная масса) и других параметров. Наиболее точным методом установления генетического (геномного) родства между бактериями является определение степени гомологии ДНК. Чем больше идентичных генов, тем выше степень гомологии ДНК и ближе генетическое родство.

•Смешанный (нумерический). В основе нумерической таксономии лежит принцип сопоставления организмов по возможно большему количеству учитываемых признаков при допущении, что все они для систематики равноценны. Однако принцип равнозначности является основным недостатком этого метода.

Идентификация ― установление таксономического положения микроорганизмов и прежде всего их видовой принадлежности. Определение видовой принадлежности является решающим моментом бактериологической диагностики инфекционных заболеваний. Чаще всего для идентификации патогенных бактерий изучают их морфологические, тинкториальные, культуральные, биохимические и антигенные свойства.

Современная классификация бактерий

«Определитель бактерий−9» (Bergey's Manual of Determinative Bacteriology−9) вышел в свет в 1993г. Согласно определителю Берги царство Procaryotae разделено на отделы, отличающиеся друг от друга строением клеточной стенки и отношением к окраске по способу Грама.

Всоставе 4-х отделов главных категорий прокариот выделяют:

•Отдел I. (Грамотрицательные эубактерии, имеющие клеточную стенку, или Gracilicutes).

10