OBSchAYa_MIKROBIOLOGIYa_EKZAMEN

34.Структура вирусов. Простые и сложные вирусы.

Вирусы– микроорганизмы, составляющие царствоVira.

В центре вириона – вирусная нуклеиновая кислота, покрытая белковой оболочкой – капсидом, который имеет строго упорядоченнуюструктуру. Капсидная оболочка построена из капсомеров. Нуклеиновая кислота и капсидная оболочка составляют нуклеокапсид.

Нуклеокапсид сложноорганизованных вирионов покрыт внешней оболочкой– суперкапсидом, которая может включать в себя множество функционально различных липидных, белковых, углеводных структур.

Строение ДНК– и РНК-вирусов принципиально не отличается от НК других микроорганизмов. У некоторых вирусов в ДНК встречается урацил.

Вирусные белки подразделяютна:

1) геномные – нуклеопротеиды.

Обеспечивают репликацию вирусных нуклеиновых кислот и процессы репродукции вируса. Этоферменты, за счет которых происходит увеличение количества копий материнской молекулы, илибелки, с помощью которых на матрице нуклеиновой кислоты синтезируются молекулы, обеспечивающие реализацию генетической информации;

2) белки капсидной оболочки – простые белки, обладающие способностью к самосборке. Они складываются в геометрически правильные структуры, в которых различают

41

несколько типов симметрии: спиральный, кубический(образуют правильные многоугольники, число граней строго постоянно) или смешанный;

3) белки суперкапсидной оболочки – это сложные белки, разнообразные по функции. За счет них происходитвзаимодействие вирусов с чувствительной клеткой. Выполняют защитную и рецепторную функции.

Среди белков суперкапсидной оболочки выделяют:

а) якорные белки (одним концом они располагаются на поверхности, а другим уходят в глубину; обеспечивают контакт вириона с клеткой);

б) ферменты (могут разрушать мембраны);

в) гемагглютинины

(вызывают гемагглютинацию);

г) элементы клетки хозяина.

Сложные вирусы имеют суперкапсид, а простые – нет.

42

бактерии делятся на аутотрофы, использующие для построения своих клеток диоксид углерода С02 и другие неорганические соединения, игетеротрофы, питающиеся за счет готовых органических соединений. Аутотрофными бактериями являются нитрифицирующие бактерии, находящиеся в почве; серобактерии, обитающие в воде с сероводородом;железобактерии, живущие в воде с закисным железом, и др.

Гетеротрофы, утилизирующие органические остатки отмерших организмов в окружающей среде, называются сапрофитами.Гетеротрофы, вызывающие заболевания у человека или животных, относят кпатогенным и условнопатогенным. Среди патогенных микроорганизмов встречаютсяоблигатные и факультативные паразиты (от греч. parasitos — нахлебник). Облигатные паразиты способны существовать только внутри клетки, например риккетсии, вирусы и некоторые простейшие.

В зависимости от окисляемого субстрата, называемого донором электронов или водорода, микроорганизмы делят на две группы. Микроорганизмы, использующие в качестве доноров водорода неорганические соединения, называют литотрофными (от греч. lithos — камень), а микроорганизмы, использующие в качестве доноров водорода органические соединения,— органотрофами.

Учитывая источник энергии, среди бактерий различаютфототрофы, т.е. фотосинтезирующие (например, сине-зеленые водоросли, использующие энергию света), и хемотрофы, нуждающиеся в химических источниках энергии.

Механизмы питания.

Поступление различных веществ в бактериальнуюклетку зависит от величины и растворимости их молекул в липидах или воде,рН среды, концентрации веществ, различных факторов проницаемости мембран и др.

44

Клеточная стенка пропускает небольшие молекулы и ионы, задерживая макромолекулы массой более 600 Д. Основным регулятором поступления веществ в клетку является цитоплазматическая мембрана.

Условно можно выделить четыре механизма проникновения питательных веществ в бактериальную клетку: это простая диффузия, облегченная диффузия, активный транспорт, транслокация групп.

1)Наиболее простой механизм поступления веществ в клетку— простая диффузия, при которой перемещение веществ происходит вследствие разницы их концентрации по обе стороны цитоплазматической мембраны. Вещества проходят через липидную часть цитоплазматической мембраны (органические молекулы, лекарственные препараты) и реже по заполненным водой каналам в цитоплазматической мембране. Пассивная диффузия осуществляется без затраты энергии.

2)Облегченная диффузия происходит также в результате разницы концентрации веществ по обе стороны цитоплазматической мембраны. Однако этот процесс осуществляется с помощью молекул-переносчиков,

локализующихся в цитоплазматической мембране и обладающих специфичностью. Каждый переносчик транспортирует через мембрану соответствующее вещество или передает другому компоненту цитоплазматической мембраны— собственно переносчику. Белкамипереносчиками могут быть пермеазы, место синтеза которых— цитоплазматическая мембрана. Облегченная диффузия протекает без затраты энергии, вещества перемещаются от более высокой концентрации к более низкой.

3)Активный транспортпроисходит с помощью пермеаз и направлен на перенос веществ от меньшей концентрации в сторону большей, т.е. как бы против течения, поэтому данный процесс сопровождается затратой метаболической энергии (АТФ), образующейся в результате окислительно-восстановительных реакций в клетке.

4)Перенос (транслокация) групп сходен с активным транспортом, отличаясь тем, что переносимая молекула видоизменяется в процессе переноса, например фосфорилируется.

Выход веществ из клетки осуществляется за счет диффузии и при участии транспортных систем.

37.Ферменты бактерий. Понятие о биохимических свойствах микроорганизмов. Идентификация бактерий по ферментативной активности.

Биохимические свойства бактерий – способность микроорганизмов разлагать определённые субстратыза счёт имеющихся у них ферментов.

В основе всех метаболических реакций в бактериальной клетке лежит деятельность ферментов, которые принадлежат к 6 классам: оксиредуктазы, трансферазы, гидролазы, лигазы, лиазы, изомеразы. Ферменты, образуемые бактериальной клеткой, могут локализоваться как внутри клетки — эндоферменты, так и выделяться в окружающую среду — экзоферменты. Экзоферменты играют большую роль в обеспечении бактериальной клетки

45

доступными для проникновения внутрьисточниками углерода и энергии. Большинство гидролаз является экзоферментами, которые, выделяясь в окружающую среду, расщепляют крупные молекулы пептидов, полисахаридов, липидов до мономеров и димеров, способных проникнуть внутрь клетки. Ряд экзоферментов, например гиалуронидаза, коллагеназа и другие, являются ферментами агрессии. Некоторые ферменты локализованы в периплазматическом пространстве бактериальной клетки.Они участвуют в

процессах переноса веществ в бактериальнуюклетку. Ферментативный спектр является таксономическим признаком, характерным для семейства, рода и — в некоторых случаях — для видов. Поэтому определением спектра ферментативной активности пользуются при установлении таксономического положения бактерий. Наличие экзоферментов можно определить при помощи дифференциально-диагностических сред, поэтому для идентификации бактерий разработаны специальные тест-системы, состоящие из набора дифференциально-диагностических сред.

Идентификация бактерий по ферментативной активности.

Более часто определяют ферменты класса гидролаз и оксидоредуктаз, используя особые способы и среды.

Для определения протеолитической активностимикроорганизмы засевают в столбик желатина уколом. Через 3—5 дней посевы просматривают и отмечают характер разжижения желатина. При разложении белка некими микробами могут выделяться специальные продукты — индол, сероводород, аммиак. Для их определения служат особые индикаторные бумажки, которые помещают меж горлышком и ватной пробкой в пробирку с МПБ либо (и) пептонной водой, засеянными изучаемыми микроорганизмами. Индол (продукт разложения триптофана) окрашивает в розовый цвет полоску бумаги, пропитанной насыщенным веществом щавелевой кислоты. Бумага, пропитанная веществом ацетата свинца, в присутствии сероводорода чернеет. Для определения аммиака употребляют красноватую лакмусовую бумажку.

Для почти всех микроорганизмов таксономическим признаком служит способность разлагать определенные углеводы с образованием кислот и газообразных продуктов.

Для выявления этого употребляют среды Гисса, содержащие разные углеводы (глюкозу, сахарозу, мальтозу, лактозу и др.). Для обнаружения кислотв среду добавлен реактив Андреде, который изменяет собственный цвет от бледно-желтого до красноватого в интервале рН 7,2—6,5, потому набор сред Гисса с ростом микроорганизмов именуют «пестрым рядом».Для обнаружения газообразования в водянистые среды опускают поплавки либо используют полужидкие среды с 0,5% агара.

Пример: для идентификациибактерийдо родаиспользуется ТСА(см.ниже)

46

38.Чистые культуры микроорганизмов. Принципы и методы выделения.

Чистой культурой называется популяция бактерий одного вида, выращенная на питательной среде.

Многие виды бактерийподразделяют по одному признаку на биологические варианты— биовары (вариант данного вида м/о, отличающийся по каким-либо биологическим свойствам).

Биовары, различающиеся по биохимическим свойствам, называют хемоварами, по антигенным свойствам — сероварами, по чувствительности к фагу — фаговарами.

Культуры микроорганизмов одного и того же вида, илибиовара, выделенные из различных источников или в разное время из одного и того же источника, называют штаммами, которые обычно обозначаются номерами или какими-либо символами. Чистые культуры бактерий вдиагностических бактериологических лабораториях получают из изолированных колоний, пересевая их петлей в пробирки с твердыми или, реже, жидкими питательными средами.

Колония представляет собой видимое изолированное скопление особей одного вида микроорганизмов, образующееся в результатеразмножения одной

бактериальной клеткина плотной питательной среде (на поверхности или вглубине ее). Колонии бактерий разных видов отличаются друг от друга по своей морфологии, цвету и другим признакам.

Чистую культуру бактерий получают для проведения диагностических исследований — идентификации, которая достигается путем определения морфологических, культуральных, биохимических и других признаков микроорганизма.

Морфологические и тинкториальныепризнаки бактерий изучают при микроскопическом исследовании мазков, окрашенных разными методами, и нативных препаратов.

Культуральные свойства характеризуются питательными потребностями, условиями и типом роста бактерий на плотных и жидких питательных средах. Они устанавливаются по морфологии колоний и особенностям роста культуры. Биохимические признаки бактерий определяются набором ферментов, присущих определенному роду, виду, варианту.

Вбактериологической практике таксономическое значение имеют чаще всего сахаролитические и протеолитические ферменты бактерий, которые определяют на дифференциально-диагностических средах.

При идентификации бактерий до рода и вида обращают внимание на

пигменты, окрашивающие колониии культуральную среду в разнообразные цвета. Например, красный пигмент образуют Serratia marcescens, золотистый пигмент — Staphylococcus aureus (золотистый стафилококк), сине-зеленый пигмент — Pseudomonas aeruginosa.

Для установления биовара (хемовара, серовара, фаготипа) проводят дополнительные исследования по выялвение соответствующего маркера– определению фермента, антигена, чувствительностик фагам.

Методы выделения чистых культур бактерий.

Универсальным инструментом для производства посевов является бактериальная петля. Кроме нее, для посева уколом применяют специальную

бактериальную иглу, а для посевов на чашках Петри— металлические или стеклянные шпатели. Для посевов жидких материалов наряду с петлей

48

используютпастеровские и градуированные пипетки.

Посевы «газоном» производят шпателем на питательный агар в чашке Петри. Для этого, приоткрыв левой рукой крышку, петлей или пипеткой наносят посевной материал на поверхность питательного агара. Затем проводят

шпатель через пламя горелки, остужают его о внутреннюю сторону крышки ирастирают материал по всей поверхности среды. После инкубации посева появляется равномерный сплошной рост бактерий.

39. Этапы взаимодействия вирусов с чувствительными клетками и факторы, способные их нарушить. Формы вирусной инфекции.

Типы взаимодействия вируса с клеткой (формы вирусной инфекции):

Øпродуктивный – репродукция вируса с образованием новых вирионов и гибелью клетки;

Øабортивный – нарушение репродукции вируса на одном из этапов;

Øинтегративный (вирогения) – встраивание вирусной нуклеиновой кислоты в клеточный геном в виде провируса.

Клетка может быть поражена только одним вирусом– это явление получило название феномена интерференции.

Стадии взаимодействия вируса с клеткой:

1.Адсорбция вируса на рецепторах чувствительной клеткис помощью прикрепительных белков капсида/гликопротеиновых шипиков суперкапсида– происходит в две фазы:

Ø неспецифическая – электростатическое межмолекулярное притяжение (обратима);

Ø специфическая – комплементарное связывание рецепторов чувствительной клетки и вируса, обусловленное структурной гомологией (необратима).

2. Проникновение вируса в клетку – может происходить несколькими путями:

Ø рецепторный эндоцитоз (виропексис) – впячивание ЦПМ внутрь клетки с захватом вируса и образованием эндосомы с последующим слиянием оболочек вируса и вакуоли;

Ø слияние ЦПМ клетки и оболочки вируса(только сложноустроенные вирусы); Ø впрыскиванием нуклеиновой кислоты(бактериофаги).

3. Раздевание (депротеинизация) вириона– освобождение нуклеиновой кислоты вируса, начинается сразу же после прикрепления вируса к рецептору клетки и продолжается в эндосоме, а также в цитоплазме клетки.

4. Эклипс-фаза (фаза затемнения) – репликация нуклеиновой кислоты и синтез вирусных белков, протекает в три стадии:

Ø синтез «ранних» белков – ферментов репликации; Ø транскрипция, трансляция и репликация нуклеиновой кислоты; Ø синтез «поздних» белков (капсидных).

Репликация нуклеиновой кислоты, как правило, происходит в ядре, а синтез белков– на рибосомах в цитоплазме,поэтому репродукцию вирусов называют дизъюнктивной/разобщенной.

49

5.Сборка вириона – вирусные белки и нуклеиновая кислота узнают друг друга и самопроизвольно соединяются, происходит сборка нуклеокапсида на мембранах эндоплазматической сети и аппарате Гольджи.

6.Выход вируса из клетки следующими путями:

Øлизиса (взрыва) клетки (простоустроенные вирусы);

Øпочкованием (экзоцитозом) с захватом части ЦПМ, из которой образуется суперкапсид сложноорганизованных вирусов;

Øпросачиванием через поры ЦПМ клетки без ее гибели (только очень мелкие вирусы).

40.Принципы рациональной антибиотикотерапии. Осложнения антибиотикотерапии, их предупреждение.

50