МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ УКРАИНЫ УКРАИНСКАЯ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

И.Л. ДИКИЙ И.Ю.ХОЛУПЯК Н.Е.ШЕВЕЛЕВА М.Ю.СТЕГНИЙ

МИКРО БИОЛОГИЯ

Для студентов фармацевтических вузов и фармацевтических факультетов медицинских институтов

Под редакцией д-ра мед. наук, проф., акад. АНТК Украины, И. Л. ДИКОГО

Харьков «Прапор»

Издательство УкрфА 1999

ББК 52.64

Д45

Рекомендовано Науково-методичнию komichw аз фармацию

Mimіcmepcmea oceimu Украни

як піручник для студентів фармацевтичних вузів

та фармацевтичних факультетів медичних інcmumymiв

Рецензенти:

А. Я. Циганенко, професор,

зав. кафедрою мжробюлоги, вірусології та імунології

Харківського державного медичного університету,

академік вищої школи Украни

А. А. Воробйов, професор, зав. кафедрою

мікробіології з вipyсoлогією та імунологіею

Московської медичної академії ім. І. М. Сеченова,

академік РАМН, академік міжнародної академії наук

ВИЩ0ї ШКОЛИ

В учебнике обобщены современные достижения в области медицин­ской, фармацевтической, санитарной и химической микробиологии. Пред­ставлены фундаментально-прикладные положения по морфологии, фи­зиологии прокариотов, эукариотов и вирусов; рассмотрены методы культивирования бактерий и вирусов, механизмы взаимодействия вирусов с клеткой. Освещены вопросы инфекции, химиотерапии, иммунитета, иммунопатологических состояний, иммунобиотехнологии. Обобщены мате­риалы по микроэкологии, основам асептики и антисептики, микробной контаминации лекарственного сырья и препаратов. Изложены сведения о возбудителях инфекционных болезней.

Рассчитан на студентов и преподавателей фармацевтических и меди­цинских высших учебных заведений.

Д

4107020000-023

Без оголош.

218-99

ISBN5-7766-0755-8ISBN966-615-005-0

© І. Л. Дикий, І. Ю. Холупяк, Н, Ю. Шевельова,

М. Ю. Стегній, 1999 © Видавництво «Прапор», 1999 © Видавництво У крФА, 1999

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ:

АІDS(от англ.acquiredimmunodeficiencysyndrome) — синд­ром приобретенного иммунодефицита человека (СПИД).

DDC— хивид, противовирусный препарат.

DDI— видекс, противовирусный препарат.

DLМ (от лат. dosisletalisminima)—наименьшее количество микробов, которое вызывает гибель 95 % зараженных восприимчивых лабораторных животных определенноговида и стандартной массы.

FAB-фрагмент молекулы Ат (иммуноглобулина) (от англ.fragmentantigenbinding) — фрагмент, связывающий антиген.

Fc-фрагмент молекулы Ат (иммуноглобулина) (от англ. fragment crystalline) — кристаллический фрагмент.

GMP(от англ.goodmanufacturingpractice) — надлежащая производственная практика (НПП), свод обязательных принципов, норм и правил в химико-фармацевтичес­ком производстве.

НА — гемагглютинин, поверхностный антиген вириона гриппа.

HIV (от англ. human immunodeficiency virus) — вирус имму­нодефицита человека (ВИЧ).

HLA(от англ.humanleucocyteantigenssystemA) — генети­ческий комплекс главной системы гистосовместимости человека.

HTLV(от англ.humanT-lymphotropicvirus) — вирус человека,

обладающий тропизмом к Т-лимфоцитам. IHBcAg— сердцевинный антиген вируса гепатита В.

HBsAg— поверхностный антиген вируса гепатита В.

Ig

LAV

LD

50

(от англ.limphadenopatyassociatedvirus) — вирус, вы­зывающий лимфаденопатию.

минимальная доза микроорганизмов, вызывающая ги­бель 50 % экспериментальных животных.

NA— нейраминидаза.

NNN-среда — среда Нови — Николь — Ниль.

Аг — антиген.

Аг — Ат — иммунный комплекс антиген — антитело, образую­щийся в результате их специфического взаимодейст­вия.

АДС-анатоксин — дифтерийно-столбнячный анатоксин.

АЗТ — азидотимидин, противовирусный препарат.

АКДС — ассоциированная коклюшно-дифтерийно-столбнячная вакцина.

АЛС — антилимфоцитарная сыворотка.

Ат — антитело (син. иммуноглобулина — Ig).

БКЯ — болезнь Крейцфельдта — Якоба.

БЦЖ (от фр. BacilledeCalmetteetdeGuerin—BCG) — жи­вая противотуберкулезная вакцина, полученная фран­цузскими учеными А. Кальметтом и Ш. Гереном.

ВГА — вирус гепатита А.

ВИЧ — вирус иммунодефицита человека.

ВОЗ — Всемирная организация здравоохранения.

ГА — гепатит А.

ГГСИ — госпитальные гнойно-септические инфекции.

ГЗТ — гиперчувствительность замедленного типа.

ГЛС — готовые лекарственные средства.

ГНТ — гиперчувствительность немедленного типа.

ГСИ — гнойно-септические инфекции.

ГЦ-пары — гуанин-цитозин-пары.

ИД — иммунодиффузия.

ИФА — иммуноферментный анализ.

ИЭМ — иммунная электронная микроскопия.

ИЭФ — иммуноэлектрофорез.

КОКАВ — концентрированная культуральная антирабическая вак­цина.

КУА — казеиново-угольный агар.

МКМ — микрометр (10^-6м).

МНС (от англ. majorhistocompatibilitycomplex) — главный комплекс гистосовместимости, группа сцепленных ге­нов, играющих главную роль в совместимости тканей при трансплантации.

МПА — мясо-пептонный агар.

МПБ — мясо-пептонный бульон.

МРВ-А— медленно реагирующие вещества при анафилаксии, жирные кислоты — медиаторы аллергии.

МФФ — Международная федерация фармацевтов.

НАГ-вибрионы — вибрионы, неагглютинирующиеся типовыми холерными сыворотками.

НМ - нанометр (10^-9м).

ОКЗ — острые кишечные заболевания.

ОРЗ — острые респираторные заболевания.

ПАВ — поверхностно-активные вещества.

ПАСК — парааминосалициловая кислота.

PA— реакция агглютинации.

РБН — реакция биологической нейтрализации.

РИА (от англ. radioimmunoassay—RIA) — радиоиммунный

анализ.

РИАГА — реакция иммуноадгезивной гемагглютинации.

РИТ — реакция иммобилизации трепонем.

ЗШФ — реакция иммунофлюоресценции.

РМА — реакция микроагглютинации.

РН — реакция нейтрализации.

РНГА (РПГА) — реакция непрямой (пассивной) гемагглютина­ции.

РНП — рибонуклеопротеин.

РОЭ — реакция оседания эритроцитов.

РП — реакция преципитации.

РСК — реакция связывания комплемента.

РТ — ретикулярные тельца, вегетативные формы хламидий.

РТГА — реакция торможения гемагглютинации.

РТПХ — реакция «трансплантат против хозяина».

РХПТ — реакция «хозяин против трансплантата».

РЭМА — реакция энзимомеченых антител.

РЭС — ретикулоэндотелиальная система.

СИБ — система индикаторных бумажек, используемая для ви­довой дифференциации бактерий по ферментативным свойствам.

СКВ — системная красная волчанка.

СМЖ — спинномозговая жидкость.

СМФ — система мононуклеарных фагоцитов.

СОЭ — скорость оседания эритроцитов.

СПИД — синдром приобретенного иммунодефицита человека.

Т₅₀- период времени, за который концентрация препара­та в

крови уменьшается на 50 %.

ТМС - туберкулопротеидная маточная субстанция, белковая

фракция микобактерий туберкулеза.

ТЦД_50/МЛ— тканевая цитопатическая доза вируса, вызывающая

поражение 50 % монослоя клеток.

УФ-лучи — ультрафиолетовые лучи.

ФГА - фитогемагглютинин, митоген растительного

происхож­дения.

ФПР - фрагмент К-плазмиды, ответственный за перенос ре-

зистентности.

ЦМ - цитоплазматическая мембрана. ЦНС - центральная нервная система.

ЦПД - цитопатическое действие (вирусов, токсинов и прочее)

в культуре клеток.

ЭИКП - энтероинвазивная кишечная палочка.

ЭПКП - энтеропатогенная кишечная палочка. элементарные ЭТ - тельца, спороподобные формы хламидий.

ЭТКП - энтеротоксигенная кишечная палочка.

ПРЕДМЕТ, ЦЕЛИ ЗАДАЧИ МИКРОБИОЛОГИИ

Микробиология (от греч. micros— малый,bios— жизнь,iogos— учение) — наука о мельчайших, невидимых нево­оруженным глазом микроорганизмах растительного или живот­ного происхождения. Микробиология является одной из отрас­лей общей биологии и изучает закономерности жизни и развития Микроорганизмов в единстве с условиями среды их обитания,атакже тех изменений, которые они вызывают в организмах жи­вотных и растений. Эта наука разрабатывает методы использова­ния микробов для нужд человека, пути и способы обезврежива­ния тех из них, которые являются опасными для жизни и здоровья людей.

Знание основ микробиологии крайне необходимо фармацевту в его профессиональной деятельности, поскольку без знаний в этой области немыслимо рациональное производство многих лечебно-профилактических средств: вакцин, сывороток, антибиотиков, гор­монов и других препаратов, а также невозможно оценить порчу лекарственного сырья и разработать эффективные меры его пред­упреждения.

Особо следует отметить, что возникновение и быстрое разви­тие биотехнологии, приобретающей все большее значение в на­родном хозяйстве, базируется прежде всего на использовании мик­роорганизмов как продуцентов множества полезных веществ:

кормового белка, многих ферментов, антибиотиков, стероидных препаратов, аминокислот, витаминов и т. д. На использовании микроорганизмов основаны методы генной инженерии, позволя­ющие создавать новые штаммы с заданными биологическими свой­ствами.

Технология получения многих лекарственных средств требу­ет асептических условий. Асептика и антисептика — это неотъ­емлемые компоненты знаний в области микробиологии, поэто­му в каждой контрольно-аналитической лаборатории предусмотрен микробиологический контроль.

Провизору необходимы совершенно точные и конкретные знания о возбудителях заразных заболеваний человека и живот-

ных, лекарственных растений, способах передачи, патогенезе за­болеваний, их лечении и профилактике.

Медицинскаямикробиология изучает морфологию, физиоло­гию, отношение к внешним воздействиям среды, изменчивость микроорганизмов, основы инфекционного процесса, иммуните­та, особенности возбудителей, патогенез инфекционных заболе­ваний, методы их лабораторной диагностики, специфического лечения и профилактики.

Кроме медицинской, микробиология имеет и ряд других са­мостоятельных научных разделов:

общая микробиологияизучает общие закономерности развития и жизнедеятельности микроорганизмов, их роль в круговороте веществ в природе, общие признаки наследственности и измен­чивости;

ветеринарная микробиологияизучает болезнетворные микро­организмы, вызывающие инфекционные заболевания у животных, разрабатывает методы их специфической диагностики, профилак­тики и лечения;

сельскохозяйственная микробиологияизучает роль микроорга­низмов в почвообразовательных процессах, разрабатывает методы повышения плодородия почвы с помощью микроорганизмов, по­лучения удобрений и кормов для животных;

пищевая микробиологияразрабатывает методы получения пи­щевых продуктов с помощью микроорганизмов, а также способы защиты пищевых продуктов от микробной порчи;

санитарная микробиологияизучает микрофлору воздуха, воды, почвы для гигиенической характеристики и оценки их как воз­можного источника и путей передачи инфекции; разрабатывает методы очистки воды, почвы, воздуха от микробов, прежде всего, патогенных;

техническая,илипромышленная микробиологияразрабатывает научные основы получения антибиотиков, витаминов, фермен­тов, пути и методы предохранения сырья от микробной порчи.

Фармацевтическая микробиология— это профессионально ориентированная дисциплина, интегрирующая основы медицин­ской, санитарной и промышленной микробиологии. Фармацев­тическая микробиология изучает: возбудителей инфекционных заболеваний человека и растений; условия микробной порчи ле­карственного сырья и контаминации препаратов в процессе изго­товления и хранения; правила асептики, антисептики и дезин­фекции при промышленном и экстемпоральном изготовлении фармацевтических препаратов; технологии получения антимик­робных и иммунобиологических препаратов лечебно-профилак­тического и диагностического назначения.

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ НАУЧНОГО СТАНОВЛЕНИЯ МИКРОБИОЛОГИИ

Медицинская микробиология является одной из фун­даментальных дисциплин современного естествознания. «Меди­цина, которая служит человеку, слагается из науки и искусства, и над ними простирается чудесный покров героизма, без которого не может быть медицины». Это слова Гуго Глязера, автора широко известной книги «Драматическая медицина». Они по праву адресо­ваны прежде всего микробиологам, гигиенистам и инфекционис­там, доказавшим риском собственной жизни, всем историческим опытом борьбы с пандемиями и эпидемиями, что их главный жиз­ненный девиз: «Светя другим, сгораю сам!».

На знамени драматической медицины героический посту­пок Макса Петтенкофера, выпившего в доказательство эпиде­мической природы холеры культуру возбудителя, и повторивших этот опыт И. И. Мечникова, Н. Ф. Гамалея, Д. К. Заболотного, И. Г. Савченко.

Первым привил себе чуму и погиб от нее английский врач

А. Уайт. Несмотря на трагический исход, последовали новые опыты по заражению себя чумой, их провели Р. Дженнет, А. Ф. Бюллар, А. Клот, А. Розенфельд, Э. Валли.

Высокую жертвенность во имя познания инфекционной сути желтой лихорадки проявили Н. Поттер, И. Л. Гюйон, К. Финлей, В. Рид, Д. Кэррол, Д. Ласеар.

История борьбы с малярией также чрезвычайно богата на­пряженными драматическими ситуациями, главными действу­ющими лицами которой по праву признаны Р. Росс, Д. Грасси и А. Биньями. Последний сумел осуществить первое умышлен­ное заражение малярией посредством укуса комара.

Еще до той поры, когда ученые приступили к изучению инфекционных болезней точными научными методами, в Одессе в 70-х годах XIX века русский врач О. О. Мочутковский провел на себе эксперимент с сыпным тифом. Пять раз он безрезультатно заражал себя и лишь на шестой — заболел сыпным тифом. Фран­цузский бактериолог Ш. Николь также благодаря опытам на себе установил, что промежуточным хозяином возбудителя сыпного

9

тифа является платяная вошь. За это открытие он в 1928 году был удостоен Нобелевской премии.

Русские ученые Г. Н. Минх и И. И. Мечников заражали себя возвратным тифом, Е. И. Марциновский (впоследствии директор Московского института тропических болезней) — лейшманиозом, итальянский врач Д. Профета — проказой. Эти опыты не были напрасными. Они помогли в борьбе против болезней, вызывае­мых бактериями и другими микроорганизмами. В конечном итоге эта борьба закончилась величайшими победами, вписавшими слав­ные страницы в книгу прогресса медицины, в становление мик­робиологии как фундаментальной научной дисциплины.

Возникновение и развитие медицинской микробиологии как науки теснейшим образом связано с развитием знаний в изуче­нии инфекционных болезней. Эпидемические болезни существо­вали на всех ступенях развития человеческого общества. Извест­но, что ликвидированная на планете в 1977 году натуральная оспа уносила миллионы жизней еще за 1120 лет до н. э. За 500 лет до н. э. было известно о бешенстве. Наблюдая за развитием эпиде­мий, люди пытались объяснить их происхождение. Гиппократ (460—370 гг. до н. э.) считал, что причиной эпидемии является вдыхаемый людьми воздух, который во время эпидемий содержит особые болезнетворные испарения — миазмы.

В 1546 году Д. Фракастро опубликовал трактат «О контагии, о контагиозных болезнях и лечении», в котором отмечается, что контагии представляют собой невидимые активные сущест­ва и заражение людей происходит в результате соприкосновения и даже на расстоянии. Это была гениальная догадка о существо­вании микробов.

Заслуга открытия микроорганизмов принадлежит А. ван Левенгуку (1632-1723), голландскому шлифовальщику стекол, скон­струировавшему первый в мире микроскоп. При помощи этого инструмента, снабженного двояковыпуклой линзой с 300-крат­ным увеличением, Левенгук наблюдал клеточную структуру рас­тений, зародышей, открыл существование сперматозоидов, а так­же различных микроорганизмов. В зубном налете, отварах и настоях он обнаружил невидимых невооруженным глазом «живых зверь­ков» — аnimalcula и зарисовал различные их формы — шаро­видные, палочковидные, извитые. Левенгук — основоположник первого, морфологического периода в развитии микробиологии, давший последователям важнейшее инструментальное обеспече­ние — микроскоп. Однако сам Левенгук не мог указать, какую роль в природе и жизни человека играют открытые им микроор­ганизмы или, как назвал их в дальнейшем французский исследо­ватель Седилло, микробы.

С открытия Левенгука начинается описательный период в раз­витии микробиологии. Спустя 100 лет О. Мюллер (1786) в Дании,

10

пользуясь более совершенным микроскопом, описал большое количество микроорганизмов, разделив их на два рода — Vibrio иMоnas. В 1838 году X. Эренберг на основании их признаков установил два семейства микроорганизмов Моnadina иVibrionia с родами Васterium,Spirillum,Sрirochaetа.

В 1775 году русский исследователь М. М. Тереховский впер­вые описывает экспериментальный метод исследования движе­ния микроорганизмов, изучает влияние ряда физико-химичес­ких факторов (электрические заряды, вариации температуры, Кислотность и т. п.) на жизнеспособность микроорганизмов. Он описывает результаты своих весьма важных наблюдений относи­тельно потребностей микроорганизмов в кислороде, впервые отмечает, что перед делением микроорганизмы растут и увели­чиваются в размерах.

Однако в начале XIX века большинство исследований в об­ласти микробиологии носили описательный характер. Вторая половина XIX века ознаменовалась поистине революционными успехами в развитии медицинской микробиологии, чему в немалой степени способствовали достижения естествознания, такие как открытие клетки, закона превращения энергии, создание эволю­ционного учения Ч. Дарвина. Именно в это время жил и работал гениальный французский исследователь — химик и биолог по образованию — Луи Пастер. Роль этого выдающегося естествоис­пытателя в бурном развитии микробиологии непереоценима. Вот как ее охарактеризовал В. Л. Омелянский: «С Пастера начинает­ся второй, физиологический период в истории микробиологии... И если Левенгуку с полным основанием приписывается название «отца микрографии», то Пастер был истинным творцом и вдохно­вителем современной микробиологии, со сказочной быстротой раз­росшейся в огромную науку» (Избранные труды. Т. 2.— М., 1953.—С. 6).

Являясь основоположником изучения физиологии и биохи­мии микробов, Л. Пастер раскрывает сущность молочнокислого и маслянокислого брожения, показывает, что оно вызывается ни чем иным, как бактериями. Л. Пастер открывает анаэробный тип дыхания у бактерий, доказывает, что любое заразное заболевание имеет своего микроба-возбудителя.

Исследования в области брожения и самопроизвольного заражения послужили основой решения вопроса о «болезнях» вина и пива. В качестве меры борьбы Пастер предложил прогревать вино при 50—60º С. Эти исследования утвердили принципы стерилизации и метод пастеризации.

Основываясь на исследованиях Л. Пастера, Д. Листер в 1867 году ввел в хирургическую практику метод антисептики. В течение короткого времени Пастером были открыты возбудители гнойно-воспалительных заболеваний, куриной холеры и т. д. На примере

11

культуры возбудителя куриной холеры он впервые установил факт утраты ею вирулентности и способность этой ослабленной куль­туры создавать невосприимчивость к последующему заражению кур вирулентной культурой. Сделанный Пастером на основании этих опытов вывод о возможности применения ослабленных куль­тур для формирования невосприимчивости к инфекционным за­болеваниям создал предпосылки для развития нового научного направления — вакцинопрофилактики.

Доказывая правомерность своих выводов, Пастер получает сибиреязвенную, а затем антирабическую вакцины. Это было одно из величайших достижений в области медицины: открытие эф­фективного средства профилактического лечения болезни, кото­рая в течение столетий считалась неизлечимой.

Второе, не менее славное имя в развитии микробиологии — Роберт Кох, который окончательно установил этиологию сибирской язвы (1876); разработал и применил плотные питательные среды, выделил чистые культуры; ввел в микробиологическую практику анилиновые красители, разработал метод иммерсии и микрофото­графирования; обосновал и сформулировал триаду Генле — Коха, по которой признается роль микроба как возбудителя заболева­ния; заложил научные основы дезинфекции; открыл возбудителя туберкулеза и доказал инфекционную природу этого заболевания, получил туберкулин; открыл возбудителя холеры и изучил эпиде­миологию этого заболевания.

Исключительно большое значение в развитии нового, ори­гинального направления микробиологии имеют исследования И. И. Мечникова — основателя учения об иммунитете — невос­приимчивости организма к инфекционным заболеваниям. По оп­ределению Э. Ру, И. И. Мечников — это поэт микробиологии. Ему принадлежит приоритет творца фагоцитарной теории им­мунитета, основоположника физиологического направления в им­мунологии.

И. И. Мечников заложил основы учения об антагонизме бактерий, явившегося плодотворным источником для создания учения об антибиотиках, указал на огромное значение внешней среды для изменения свойств микробов, которые передаются по наследству, исследовал проблемы долголетия в связи с на­правленным изменением микрофлоры кишечника молочнокис­лыми бактериями. Совместно с Э. Ру он разработал модель экспериментального сифилиса, исследовал патогенез холеры. И. И. Мечников создал блестящую школу русских микробиоло­гов, среди которых А. М. Безредка и Н. Ф. Гамалея, В. Л. Омелянский и И. Г. Савченко, Л. А. Тарасович и Д. К. Заболотный и многие другие.

В 1888 году французские ученые Э. Ру и А. Йерсен открыли дифтерийный токсин, а Ш. Китазато — столбнячный токсин.

12

В 1889—1892 годах Э. Беринг в Германии, Э. Ру во Фран­ции, Я. Ю. Бартах в России независимо друг от друга получили антитоксическую дифтерийную сыворотку. В 1923 году Г. Рамон получил дифтерийный анатоксин. Эти два препарата поз­волили эффективно бороться с грозными, нередко смертель­ными инфекциями.

В конце XIX века, который по праву считается эрой бактери­ологии, было открыто огромное количество возбудителей инфек­ционных заболеваний:

1880 — возбудитель брюшного тифа (К. Эберт);

1883 — возбудитель дифтерии (Э. Клебс);

1891 — возбудители дизентерии (К. Шига);

1892 — вирус табачной мозаики (Д. И. Ивановский);

1894 — возбудитель чумы (А. Йерсен, Ш. Китазато).

В этот же период С. Н. Виноградский устанавливает роль микробов в круговороте азота в природе, вводит метод электив­ных питательных сред. В 1909 году Г. Риккетс открывает возбуди­теля сыпнотифозной лихорадки, а в 1913 — С. Провачек открыва­ет возбудителя сыпного тифа.

В истории микробиологии начало XX века отмечено интенсив­ной разработкой проблемы специфической профилактики инфек­ционных заболеваний: вакцина против туберкулеза (А. Кальметт и Ш. Герен), противочумная вакцина (Г. Жирар и К. Робик), противотуляремийная вакцина (Б. Я. Эльберт, Н. А. Гайский), вакци­на против полиомиелита (А. Сейбин, М. П. Чумаков, А. А. Смородинцев), дифтерийный и столбнячный анатоксины (Г. Рамон). В 1917 году д'Эррель открывает бактериофаги.

Этот период является основополагающим в развитии эф­фективных средств лечения инфекционных заболеваний — соз­дается учение о химиотерапевтических препаратах и антибиоти­ках. Основатели химиотерапии — П. Эрлих, Д. Л. Романовский, Г. Домагк. Им принадлежит не только заслуга в обосновании основных требований к химическим препаратам, применяе­мым для лечения инфекционных заболеваний, но и обоснова­ние условий их синтеза (метод химических вариаций П. Эрлиха), разработка химиотерапевтического индекса — основного показателя в характеристике этой группы препаратов, создание наиболее широко используемых в настоящее время сульфаниламидов.

С 1929 года благодаря исследованиям А. Флеминга по раз­работке пенициллина открывается новая эра в лечении инфек­ционных заболеваний — эра антибиотикотерапии. В развитии этого направления приняли участие Э. Б. Чейн и X. У. Флори, 3. В. Ермольева и С. Ваксман.

В 30-е годы нашего столетия в микробиологическую практи­ку был введен электронный микроскоп, позволяющий детально

13

исследовать ультраструктуру вирусов и бактерий, разработаны основы микроскопической техники (ультратонкие срезы, гистохимические методы окраски).

ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ВИРУСОЛОГИИ

Честь открытия вирусов принадлежит Д. И. Иванов­скому, который впервые в 1892 году на примере мозаичной болез­ни табака доказал существование новой формы возбудителя.

Слово «вирус» в древнеримском языке означало «яд», «отра­ва», оно применялось еще Л. Пастером для обозначения заразно­го начала.

В 1949 году происходит открытие, сыгравшее важную роль в истории вирусологии,— возможность культивирования кле­ток в искусственных условиях. В 1952 году Д. Эндерс, Т. Уэллер и Ф. Роббинс за разработку метода культивирования культуры клеток получили Нобелевскую премию. Появилась возможность выделения многочисленных новых вирусов, получения культу-ральных вакцин. Так, М. П. Чумаков и А. А. Смородинцев в со­дружестве с американскими вирусологами Дж. Солком и А. Сейбином разработали убитую и живую вакцины против полиомиелита. В 1959 году в нашей стране была проведена массовая иммуниза­ция детей живой полиомиелитной вакциной, что позволило сни­зить заболеваемость и привело к практическому исчезновению паралитической формы болезни.

В современной вирусологии широко используют методы мо­лекулярной биологии. Вирусы благодаря простоте их строения являются распространенной моделью для молекулярной биоло­гии. Ни одно открытие молекулярной биологии не обходится без вирусной модели, включая генетический код, весь механизм внут­риклеточной экспрессии генома. Развитие молекулярной биоло­гии способствовало изучению первичной структуры нуклеиновых кислот и белков, появлению методов определения последователь­ностей аминокислот в структуре белка.

В 1972 году возникает новый раздел молекулярной биоло­гии — генная инженерия. Появляется возможность получения большого количества нуклеиновых кислот и белков путем введе­ния рекомбинантных ДНК в состав генома прокариотов и про­стейших.

РОЛЬ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ УЧЕНЫХ В РАЗВИТИИ МИКРОБИОЛОГИИ

Отечественные исследователи обогатили мировую мик­робиологию своими выдающимися открытиями. Так, Д. С. Самойлович (1744—1805), испытав на себе, первым применил при-

14

вивки против чумы и разработал методы борьбы с этой грознойинфекцией.

Огромный вклад в развитие отечественной медицины и микробиологии внес современник Л. Пастера и И. И. Мечникова —

Л. С.Ценковский. В 1883 году по аналогии с методом аттенуации Пастера он разработал и получил вакцину против сибирской язвы,которая в течение 60 лет применялась в нашей стране для про­филактики заболевания у животных. Л. С. Ценковский по праву считается основателем медицинской микробиологии в России.

В конце XIX века возникла сельскохозяйственная микро­биология, основоположником которой был С. Н. Виноградский. В 1890 году он открыл нитрифицирующие бактерии и вместес В.Л. Омелянским доказал их роль в круговороте азота в природе. Основоположником учения о заразных болезнях является отечественный ученый Г. Н. Минх (1836—1896). Он первым обнаружил в крови больных бациллы сибирской язвы и, в противоположность существующему в то время мнению о ее наследственом происхождении, показал инфекционную природу сибирской

Выдающийся ученик И. И. Мечникова Н. Ф. Гамалея пер­вым освоил методику приготовления вакцины против бешенства и применил ее в России, организовал первую пастеровскую стан­цию в Одессе для прививок населения от бешенства, провел круп­ные исследования по изучению туберкулеза, бешенства, холеры.

В 1898 году Н. Ф. Гамалея впервые наблюдал явление бакте­риофагии, провел фундаментальные исследования по изучению невосприимчивости организма и создал одну из теорий иммунитета, обосновал применение так называемых химических вакцин — профилактических препаратов, признанных в настоящее время наиболее перспективными. Значителен вклад Н. Ф. Гамалеи в производство и применение вакцин для профилактики оспы, сыпного тифа, чумы и т. д.

Л. А. Тарасович разработал методы борьбы с сыпным тифом,

доказал эффективность прививок против туберкулеза, внес огромный вклад в изучение механизмов действия ферментов фагоцитов. Российский государственный научно-контрольный институт медицинских биологических препаратов носит имя Л. А. Тарасо­вича.

Особо отягощенным по эпидемиологическим и инфекционным показателям стал период революции 1917 года, гражданской войны и последующего восстановления народного хозяйства. Ак­тивное участие в организации противоэпидемической борьбы при­нимали Д. К. Заболотный, Л. В. Громашевский, М. Н. Соловьев.

После окончания гражданской войны отечественными микро­биологами выполнены фундаментальные исследования, ставшие этапными в истории отечественной и мировой микробиологии.

15

Д. К. Заболотным, Н. Н. Жуковым-Вережниковым, М. П Пок- ровской, С. И. Коробковой, В. М. Туманским были получены эффективные вакцины против чумы, разработана схема лечениячумы. В 30-х годах 3. В. Ермольева и Г. Ф. Гаузс возглавили рабо- ты по изысканию и получению антибиотиков. 3. В. Ермольевойпринадлежит приоритет получения первого кристаллического пе- нициллина

В стране сформировались крупные научные школы с мировым именем. Это, прежде всего, школы вирусологов — Л. А. Зильбера, который разработал вирусогенетическую теорию происхождения опухолей, В. М. Жданова, М. П. Чумакова, А. А. Смородинцева, П. Ф. Здродовского.

Отечественные микробиологи, находясь на передовых рубе- жах борьбы с инфекционными заболеваниями, сформировалипрофилактическое направление медицины, которое получило все- мирное признание и легло в основу международных программВсемирной организации здравоохранения.

ОБЩАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ

Морфология микроорганизмов

Мир микробов весьма разнообразен и не образует еди­ную систематическую группу. Все микроорганизмы объединены тремя общими признаками:

имеют чрезвычайно малые размеры, колеблющиеся от деся­тых долей до десятков, иногда сотен микрометров;

большинство микроорганизмов — одноклеточные существа. Встречаются и многоклеточные, но дифференциация клеток у них отсутствует или выражена слабо;

малые размеры микробов определяют специфические, сход­ные для всех микроорганизмов методы исследования и технику культивирования.

Как известно, основной структурной единицей живого, за исключением вирусов, является клетка; при этом на основании глубоких различий в ультраструктуре различают прокариотический и эукариотический типы организации клеток. Таким обра­зом, все организмы по принципу строения подразделяются на три царства: прокариоты (Рrocariota), эукариоты (Eucariota) и ви­русы (Vira).

К прокариотамотносят фотобактерии и скотобактерии, кэу-кариотам —животные, растения, грибы, простейшие. В третье царство выделенынеклеточные формы жизни —вирусы и вироиды.

Все микроорганизмы с прокариотическим типом строения объединены в царство Рrocariota, состоящее из двух отделов: фо­тобактерии (цианобактерии, или сине-зеленые водоросли) и ското­бактерии. К первому отделу относят только сапрофитные формы;

они не являются предметом нашего изучения. Среди скотобакте­рии, обитающих в организме человека и животных, существуют патогенные виды, составляющие предмет медицинской микробио­логии.

Скотобактерии подразделяются на три класса. К классу Васteriaотносятся основные виды бактерий: кокки, палочки, изви­тые формы и актиномицеты. КлассRickettsiае объединяет облигатных внутриклеточных паразитов — риккетсий и хламидий. Класс

18

Моlliсutes составляют скотобактерии, не имеющие клеточной стенки — микоплазмы.

В соответствии с Международным кодексом номенклатуры бактерий приняты следующие таксономические категории царст­ва прокариот:

ОТДЕЛ - КЛАСС - ПОРЯДОК — СЕМЕЙСТВО - РОД - ВИД.

Для обозначения вида бактерий используется двойная (би­нарная) номенклатура, то есть название бактерий состоит из ро­дового и видового обозначений. Вид может подразделяться на подвиды или варианты: биовары(по биологическим свойствам),серовары(по антигенной структуре),фаговары(по чувствитель­ности к фагам).

В практической микробиологии используют более узкие, чем вид, понятия: «штамм» и «клон». Штаммы —это различные мик­робные популяции одного и того же вида, выделенные из раз­ных источников (организмов людей, животных, объектов окру­жающей среды) или из одного источника в разное время.Клоном называют популяцию микроорганизмов одного вида, получен­ную из одной клетки.

ЦАРСТВО ПРОКАРИОТЫ (РКОСАКЮТА)

Ультраструктура прокариотической клетки

Для всех микроорганизмов, входящих в царство, ха­рактерен прокариотический тип организации клетки, что опре­деляется особенностями их ультраструктуры, а также строения и функций ряда макромолекул. Из всех известных клеток прокариотическая самая простая и, вероятно, первая клетка, возникшая около 3,6 млрд. лет назад.

В настоящее время предполагают, что в какой-то момент вре­мени эволюция клеток пошла по двум самостоятельным направле­ниям. Появились две группы организмов —прокариоты, у которых ядерный материал не был ограничен оболочкой, и эукариоты, име­ющие оформленное ядро с ядерной оболочкой.

Основные отличия прокариотов от эукариотов состоят в сле­дующем:

в клетках прокариотов отсутствуют компартменты, или органеллы, ограниченные от цитоплазмы специализированными внут­риклеточными липопротеидными мембранами: эндоплазматическая сеть (ретикулюм), митохондрии, аппарат Гольджи, лизосомы, хлоропласты;

ядерная структура прокариотов, называемая нуклеоидом, не имеет ядерной оболочки с поровым комплексом и представлена макромолекулой ДНК с белками (без гистонов);

19

геном прокариотической клетки организован в одну коль­цевую хромосому, которая представляет собой единый репликон и не делится митозом;

дополнительные репликоны могут быть представлены коль­цевыми молекулами плазмидных ДНК;

прокариотическая клетка содержит только один тип рибосом с константой седиментации 708, причем часть рибосом ассоции­рована с цитоплазматической мембраной, что никогда не наблю­дается у эукариотов;

клеточная стенка прокариотов содержит характерный только для бактерий биогетерополимер — пептидогликан.

Некоторые прокариоты обладают структурами, отсутствующи­ми у эукариотов:

подвижные бактерии имеют особые бактериальные жгутики из белков-флагеллинов;

спорообразующие формы бактерий в неблагоприятных усло­виях превращаются в уникальные по степени устойчивости типы покоящихся клеток — бактериальные споры;

клетки прокариотов очень малы; диаметр большинства кле­ток бактерий не превышает 1 мкм, однако длина может быть зна­чительной, например, у некоторых спирохет — до 500 мкм. Ма­лые размеры прокариотов связаны, как полагают, с отсутствием в их ультраструктуре специализированных мембранных систем, что затрудняет координацию внутриклеточных процессов пропор­ционально увеличению размеров клетки.

Клеточное строение четко отделяет прокариотов от вирусов. Подчеркивая примитивность организации бактериальных клеток, необходимо однако отметить, что они эволюционировали в своем направлении в течение гораздо большего времени, чем эукарио-тические, и, хотя эволюционные возможности прокариотической клетки, по всей видимости, ограничены, в процессе эволюции происходили изменения их клеточной организации, что привело постепенно к ее усложнению.

По целому ряду признаков бактерии имеют принципиаль­ные различия с эукариотами, и знание особенностей их устрой­ства и функционирования позволяет понять возможность из­бирательного антимикробного действия химиотерапевтических препаратов. Применение электронной микроскопии и тонких цитохимических исследований позволило изучить их ультраструкту­ру (рис. 1). Обязательными компонентами бактериальной клетки являются цитоплазматическая мембрана, окружающая цитоплаз­му, в которой содержатся рибосомы и нуклеоид. Клетки всех бак­терий, за исключением L-форм и микоплазм, имеют клеточную стенку. Другие структуры являются дополнительными и опреде­ляют морфологические и функциональные особенности различ­ных видов: капсулы, жгутики, пили, споры, включения.

20

Рис. 1. Схема строения прокариотической клетки:

/ — капсула; 2 — клеточная стенка; 3 — цитоплазматическая мем­брана; 4 — мезосомы; 5 — цитоплазма; 6 — нуклеоид; 7 — плазмида;

8 — рибосомы и полисомы; 9 — жгутики; 10 — пили; 11 — гранулы гликогена; 12 — липидные капельки; 13 — гранулы волютина; 14 — включения серы

Поверхностные структуры.Капсула —это наружный, самый верхний слизистый слой клетки различной толщины фибриллярной или глобулярной структуры. Она имеет полисахаридную, му-кополисахаридную или полипептидную природу и содержит до 98 % воды. В зависимости от толщины различают микрокапсулу (толщиной менее 0,2 мкм) и макрокапсулу. Капсула не является обязательным структурным элементом клетки. Биологический смысл капсулообразования определяется целым рядом функций, среди которых: защита от фагоцитов и вирусов, токсинов и ради­ации; иммунологическая мимикрия у патогенных бактерий; со­хранение влаги в условиях пониженной влажности; прикрепле­ние клетки к плотной поверхности.

Пили (фимбрии, ворсинки, реснички) —это прямые цилиндри­ческие образования белковой природы длиной 0,3—10 мкм, диа­метром до 10 нм, равномерно покрывающие поверхность клетки (до нескольких сотен на клетку), не выполняющие локомоторную функцию.

Различают пили общего типа, способствующие прикреплению бактериальной клетки к субстрату, клеткам человека (явление адгезии микроорганизмов) и пили половые, участвующие в переда­че генетического материала от клетки-донора к клетке-реципиен­ту в процессе конъюгации, а также обуславливающие адсорбцию специфических бактериофагов на клетках.

Жгутики —органы движения бактерий в виде спирально изо­гнутых цилиндрических образований белковой природы (белки-флагеллины) на поверхности клетки длиной 3—12 мкм и толщи­ной 10—30 нм, прикрепленные базальным телом (системой дисков) к цитоплазматической мембране (см. вкл. I). Число и располо-

21

жение жгутиков может быть различным и является видовым при­знаком (рис. 2). Различают монотрихи (бактерии с одним жгути­ком на конце), амфитрихи (бактерии с жгутиками, расположен­ными по полюсам), лофотрихи (клетки с пучком жгутиков на одном конце) и перитрихи (с 2—30 жгутиками по всему телу клетки).

Пили и жгутики не являются обязательными органоидами бактериальной клетки.

Клеточная стенка —один из основных структурных элемен­тов бактерии, выполняющий механическую защиту клетки. Кроме микоплазм иL-форм, клетки всех бактерий покрыты клеточной стенкой, толщина которой у разных видов колеблется в пределах 0,01—14 мкм. Она представляет собой плотную эластичную структу -

Рис. 2. Основные формы бактерий (по А. А. Воробьеву и соавт., 1994):

/ — стафилококки; 2 — стрептококки; 3 — сарцины; 4 — гонококки;

5— пневмококки; 6— капсулы пневмококков; 7— коринебактерии дифтерии; 8 — клостридии; 9 — бациллы; 10 — вибрионы; 11 — спириллы; 12 — трепонсмы; — боррелии; 14 — лептоспиры; 15— актиномицеты; 16 — расположение жгутиков: а — монотрихи; б — лофотрихи; в — амфитрихи; г — перитрихи

22

ру, которая окружает протопласт клетки и придает ей постоянную форму и жесткость. Клеточная стенка препятствует осмотическому набуханию и разрыву клеток, когда они попадают в гипотоничес­кую среду. Вода, другие малые молекулы и разные ионы легко про­никают через крошечные поры в клеточной стенке, но через них не проходят крупные молекулы белков и нуклеиновых кислот.

Основным химическим компонентом клеточной стенки является специфический гетерополимер — пептидогликан (муреин, мукопептид, глюкозаминопептид, гликопептид), состоящий из цепочек, в которых чередуются остатки N-ацетилглюкозамина и М-ацетилмурамовой кислоты, соединенные между собой β-1,4-гликозидными связями. Это резко отличает оболочечные структуры бактерий от эукариотических и создает «ахиллесову пяту» бактерий, используемую для антимикробной химиотерапии.

Организация цитоплазмы.Цитоплазматическая мембрана(ЦМ) Носится к числу обязательных клеточных структур, имеет толщину 7—13 нм и располагается непосредственно под клеточной стенкой, ограничивая протопласт клетки. По своему строению мембраны бактериальных, животных и растительных клеток очень сходны. В настоящее время большинством ученых принята жидкостно-мозаичная модель строения ЦМ. Согласно этой модели ЦМ состоит из двойного слоя (15—30 % молекул фосфолипидов и триглицеридов с направленными внутрь гидрофобными концами и гидрофильными «головками» наружу. В него мозаично погружены молекулы белка (50—70%). В мембране имеются также углеводы (2—5 %) и РНК. ЦМ представляет собой пластическое «текучее» образование, которое играет важнейшую роль обмене веществ, является полупроницаемой структурой, поддерживает осмотическое давление, контролирует как поступление веществ в клетку, так и выведение конечных метаболитов по системе субстрат специфичных пермеаз (ферментов-переносчиков, локализованных на мембране). С ЦМ связаны процессы дыхания, доставляющие клетке энергию, то есть те функции, за которые в эукариотической клетке ответственны мембраны митохондрий и хлоропластов.

Выделяют так называемые мезосомы —впячивания ЦМ — смешанные мембранные системы, образованные трубочками, пу­зырьками и ламеллами. Предполагается выполнение ими функ­ций центра дыхательной активности бактерий, участие в делении клетки и расхождении дочерних хромосом после репликации.

Цитоплазмазаполняет собой объем бактерии, ограниченный ЦМ. Это сложная коллоидная система, которая состоит из бел­ьков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, минеральных ве­ществ и 70—80 % воды. Цитоплазма является местонахождением внутриклеточных органелл (нуклеоида, рибосом, различных вклю­чений) и участвует во внутриклеточном метаболизме. Характер-

23

ными чертами организации цитоплазмы прокариотов по сравне­нию с животными и растительными клетками являются отсутст­вие эндоплазматического ретикулюма и высокая электронная плот­ность.

Нуклеоид —ядерный материал бактериальной клетки. Он пред­ставлен двойной нитью макромолекулы ДНК с молекулярной массой 2—3¹⁰в соединении с белками, среди которых отсутствуют характерные для эукариотов ядерные (гистоны и гистоноподобные) белки. В отличие от настоящего ядра эукариотических кле­ток нуклеоид не имеет ядерной перфорированной мембраны, не делится митозом и представляет собой в период деления одну кольцевую хромосому, кодирующую всю генетическую инфор­мацию.

Плазмиды —необязательные внутриклеточные структуры в виде внехромосомных кольцевых участков ДНК, способных к само­репликации. Обуславливают наследование дополнительных при­знаков: лекарственной устойчивости, токсигенности, бактериоциногенности и др.

Рибосомы —органеллы, в которых осуществляется синтез белка. Каждая рибосома имеет размеры 20х30х30 нм и константу седи­ментации 70S(так как при ультрацентрифугировании рибосомы оседают со скоростью около 70 единиц Сведенберга (S), в отличие от более крупных цитоплазматических рибосом эукариотов с константой седиментации 808). В свободном состоянии бактери­альная рибосома находится в виде двух субъединиц — 30Sи 50S, обе субъединицы содержат примерно по 40 % рибосомальной РНК и 60 % белка. Во время синтеза белка рибосомы с помощью информационной РНК образуют полисомы, обычно связанные с ЦМ. Бактерии могут содержать от 5000 до 50 000 рибосом, что зависит от возраста клетки и условий культивирования.

Знание различий между рибосомами бактерий и эукариоти­ческих клеток имеет важное значение для понимания механизмов антимикробного действия тех антибиотиков, которые подавляют синтез белка на бактериальных рибосомах и не затрагивают фун­кции 80Sрибосом.

Споры (эндоспоры) бактерий —покоящиеся формы некоторых видов грамположительных бактерий в неблагоприятных условиях внешней среды.

Спорообразование происходит в несколько стадий, при пол­ном созревании споры вегетативная часть клетки лизируется и от­мирает (см. вкл. I, II).

В процессе спорообразования (споруляции) можно выделить несколько основных этапов. Переходящая к спорообразованию клетка перестает расти; как правило, она содержит два и более нуклеоидов. На первом этапе часть клеточной ДНК локализуется в одном из полюсов клетки. Затем часть цитоплазмы с заключен-

24

Иной в ней хромосомой обособляется цитоплазматической мембраной, как бы врастающей в глубь клетки, при этом образуется проспорь, окруженная двойной мембранной оболочкой.

Затем между двумя мембранами идет формирование многослойной стенки и коры (кортекса) споры пептидогликановой при­роды. Снаружи мембран образуется также полипептидная оболочка и экзоспорий, окружающий спору в виде свободного чехла. Полностью сформировавшаяся бактериальная спора — это уплотненный участок клетки с нуклеоидом и рибосомами, ограничен­ный плотной многослойной оболочкой, пропитанной кальциевы­ми Солями дипиколиновой кислоты.

Спорообразование характерно для палочковидных бактерий — бацилл и клостридий (см. рис. 2). Различают центральное, терминальное и субтерминальное расположение спор в вегетативной части клетки, что является дифференциально-диагностическим признаком возбудителя.

В одной бактерии образуется одна спора, находящаяся в стадии покоя, при этом все процессы обмена веществ практически сведены к нулю, но сохраняется потенциальная жизнеспособность клетки. Поскольку увеличение числа микроорганизмов в этом процессе не происходит, спорообразование у бактерий не является способом размножения, а лишь приспособлением для выживания. Уникальные по степени своей устойчивости к физическим и химическим факторам бактериальные споры могут сохраняться до внешней среде без потери жизнеспособности длительное время (десятки лет), затрудняя борьбу со спороносными патогенными бактериями.

Внутриплазматические включения.Термином «включения» обозначают такие внутриклеточные структуры бактерий, кото­рые, очевидно, не являются абсолютно необходимыми для их жизнедеятельности. Однако их природа и функции могут быть различны. В одних случаях включения являются продуктами об­мена бактериальной клетки, в других — запасом питательных веществ.

Из резервных полисахаридов особенно распространены глюканы — гликоген, крахмал, гранулеза. Они выявляются в клетках бацилл, клостридий, энтеробактерий и др.

Запасные липиды представлены полиэфиром β-оксимасляной кислоты и восками. Воски, эфиры высокомолекулярных жирных кислот и спиртов характерны для микобактерий.

У коринебактерий резерв фосфора создается в виде зерен по­лифосфатов (волютина), имеющих диагностическое значение.

Основные формы бактерий

Основная масса бактерий представлена одноклеточ­ными организмами. Но нередко клетки после деления не расхо­дятся и образуют сочетания различной формы. Эти сочетания неравноценны многоклеточным организмам, поскольку каждая клетка в них автономна и может существовать самостоятельно.

Все бактерии, за исключением микоплазм, имеют определен­ную форму клетки, поддерживаемую ригидной клеточной стенкой. Для некоторых видов характерен полиморфизм, возникающий под влиянием условий культивирования и факторов внешней среды.

Морфологические типы бактерий немногочисленны. Значи­тельная часть скотобактерий имеют цилиндрическую, сферичес­кую или извитую формы. Основные формы микроорганизмов, относящихся к классу Васteria, приведены на рис. 2.

Кокки,или сферические формы бактерий имеют диаметр 0,5—1 мкм и строго шаровидную, эллипсоидную, иногда кони­ческую формы. В зависимости от взаимного расположения кле­ток, обусловленного плоскостями деления и сохранением связи между ними, различают несколько морфологических форм.

Одиночно расположенные шаровидные клетки называются микрококками. Кокки, делящиеся в одной плоскости и од­ном направлении, образуют пары (диплококки) или цепочки (стрептококки). При делении в двух взаимно перпендикуляр­ных плоскостях возникают группы из четырех клеток (тетракокки), а в трех взаимно перпендикулярных плоскостях — паке­ты правильной формы из 8—16 клеток (сарцины). При неравномерном делении в нескольких плоскостях наблюдаются скопления неправильной формы, напоминающие гроздь виног­рада (стафилококки). Патогенные для человека кокки отно­сятся к диплококкам (гонококки, менингококки, пневмококки), стрептококкам и стафилококкам.

Палочки,или палочковидные бактерии имеют цилиндричес­кую форму, длина их составляет 1—8, а толщина — 0,5—2 мкм; это самая многочисленная группа бактерий, отличающаяся большим морфологическим разнообразием. Их различают по форме конца клетки, который может быть закругленным, утолщенным, обруб­ленным; взаимному расположению в мазке — беспорядочному, попарному (диплобактерии, диплобациллы), в виде цепочки (стрептобактерии, стрептобациллы); спорообразованию — неспорообразующие палочковидные формы (бактерии) и спорообразующие (бациллы, клостридии).

Извитые бактериибывают трех типов: вибрионы, спириллы и спирохеты.

Вибрионы — слегка изогнутые палочки, похожие на запя­тую (например, холерный вибрион).

26

Спириллы имеют форму нити с несколькими правильными завитками, среди них известен один патогенный вид, вызыва­ющий болезнь содоку.

Спирохеты — очень подвижные тонкие и длинные клетки, имеющие вид спирали. При отсутствии жгутикового аппарата характерными для них являются различные типы движения: вол­нообразные, поступательные, винтообразные, маятникообразные. Особенностями ультраструктуры клетки спирохеты является наличие трех структурных элементов: наружной оболочки, соответствующей клеточной стенке, осевой нити (аксостиля), со-стоящей из микрофибрилл, и цитоплазматического цилиндра, винтообразно закрученного вокруг осевой нити. Фибриллы равномерно располагаются по краям клетки, прикрепляясь одним концом к цитоплазматическому цилиндру; в середине клетки они перекрывают друг друга свободными концами. Очевидно, их сокрашение или вращение обусловливает движение спирохет.

Спирохеты, играющие роль в инфекционной патологии че­ловека, относятся к трем родам — Тгероnema,Leptospira, Воггеliа.

L-формы микроорганизмов и их роль в патологии человека

Способность к L-трансформации — свойство, присущее многим видам бактерий.L-формы образуются независимо от их видовой принадлежности при воздействиях, блокирующих синтез основных компонентов клеточной стенки, либо при ее разрушении соответствующими ферментами в условиях повышенной осмотической концентрации среды.

Известен L-трансформирующий эффект пенициллина. Механизм действия этого антибиотика связан с нарушением перекрестного соединения пептидных цепей муреина, обеспечивающего ригидность клеточной стенки бактерий. Муреин состоит из повторяющихся мукопептидных единиц и единиц пептидогликана.

L-варианты могут индуцироваться пенициллином у грамположительных и грамотрицательных бактерий.

В результате изучения способности некоторых антибиотиков индуцировать образование L-форм бактерий антибиотики услов­но разделяют на три группы:

универсальные индукторы L-форм, вызывающие их образо­вание независимо от видовой принадлежности микроорганизмов (пенициллин);

антибиотики, оказывающие избирательное L-трансформирующее действие в зависимости от видовой принадлежности мик­роорганизма. Например, бацитрацин вызывает индукциюL-форм стрептококков; бацитрацин, ванкомицин и ристомицин индуци­руют образованиеL-форм N.meningitidis. Стрептомицин являет-

27

ся активным фактором индукции L-форм молодых культур хо­лерного вибриона иMycobacterium tuberculosis;

к антибиотикам, действие которых не вызывает L-трансформирующего эффекта, относятся тетрациклин, канамицин, хлорамфеникол и др.L-формы некоторых грамположительных бактерий нередко образуются при комбинированном воздействии лизоцима, пенициллина и глицина.

При изучении действия разнообразных химических препа­ратов установлено, что соли ртути, кадмия, хрома, лития, а так­же фенол и формальдегид практически не вызывают индукции L-форм. Из физических факторов, вызывающихL-трансформацию, можно отметить действие ультрафиолетовых лучей.

Непременным условием индукции L-вариантов бактерий яв­ляется включение в состав среды нормальной сыворотки млеко­питающих, которая обладает инактивирующим действием на те вещества питательных сред, которые ингибируют ростL-форм.

Морфология L-вариантов бактерий изучается с помощью све­товой микроскопии, окрашенных препаратов, фазово-контрастной микроскопии с серийной и цейтрафферной киносъемкой, люминесцентной микроскопии с негативным контрастированием и ультратонкими срезами.

Нестабильные L-формы бактерий имеют две периферические мембраны, из них наружная, очевидно, представляет деградированную клеточную стенку, а внутренняя — цитоплазматическую мембрану. СтабильныеL-формы имеют только цитоплазматичес­кую мембрану.

Цитоплазма L-форм структурно сходна с цитоплазмой интактных бактерий, но уL-форм в ней имеются большие вакуоли и гранулы внутри вакуолей. УL-форм мезосомы утрачиваются и происходит непосредственное прикрепление нуклеоида к мем­бране. Вследствие этогоL-формы теряют клеточную стенку, иногда сохраняя измененные ее фрагменты; отмечается причудливость конфигурации мембран и наличие множества телец и волокон, содержащихся в пузырьках, ограниченных мембраной. Структур­ные элементыL-форм подразделяют на простые и комплексные. Их размеры варьируют от крупных (10 мк) до субмикроскопичес­ких гранул, фильтрующихся форм (250 ммк). Способность L-форм прорастать через мелкие поры бактериальных фильтров связана не только с их размерами, но и с пластичностью — крупные струк­туры, легко деформируясь, проходят через поры более мелких фильтров.

Микроструктуры L-форм представлены РНК- и ДНК-содержащими элементами, преобладают последние.

L-формы иногда сохраняют некоторые виды ферментатив­ной активности. Например, некоторые штаммы L-форм стреп­тококка продуцируют 0-стрептомицин, стрептокиназу, ДНК-азу,

28

М-белок; L-формы холерных вибрионов продуцируют нейраминидазу, L-формы Сl.tetani— столбнячный экзотоксин.

В связи с отсутствием клеточной стенки L-формы имеют ан­тигенные особенности. У L-форм преобладают антигенные детер­минанты цитоплазматической мембраны и цитоплазмы.

Способность бактерий культивироваться в L-форме незави­симо от наличия в среде L-трансформирующих агентов называется стабилизацией. При этом происходит необратимая утрата определенных звеньев биосинтеза клеточной стенки и способности восстановления. Нестабильные L-формы отличаются тем, что при их культивировании на средах, не содержащих индуцирующего фактора, происходит реверсия бактерий исходного вида.

Вопрос о природе наследственных механизмов, обусловлива­вших индукцию, стабилизацию и реверсию L-форм бактерий, мало изучен. Вероятно, превращение в L-формы и их реверсия могут происходить в результате мутаций. Кроме мутационного механизма существует массовая конверсия L-форм в результате непосредственного воздействия разных агентов на клеточную стенку.

В 1944 году Dienes иSmith выделили L-формы бактерий из организма больного перитонитом. С 1953 года появились сведения о выделении L-форм стрептококка из крови больных септическим эндокардитом, гнойным менингитом и менингоэнцефалитом, а также в периоды ремиссии при пиелонефрите.

Образование L-форм и близких вариантов бактерий под влия­нием антибиотиков и других факторов в организме, длительная их персистенция и возможность реверсии исходных видов бактерий доказывает, что L-формы далеко не безразличны для организма хозяина. Имеются данные о L-формах, сохранивших исходную сте­пень патогенности, например, вирулентные штаммы L-форм холерного вибриона, Сlostridium tetani, С1.perfringens. Способность L-форм продуцировать ферменты агрессии, экзо- и эндотоксиныcвидетельствует о сохранении многих факторов вирулентности.

Видовая идентификация L-форм посредством определения вида бактерий, реверсировавших из L-форм, затруднена в связи с неполным восстановлением при этом признаков исходного вида. Все это усложняет микробиологическую диагностику, течение инфек­ционного процесса, ведет к рецидивам инфекции, бактерионосительству, снижает эффективность лечения и создает очаги инфекции, не поддающиеся эпидемиологическому контролю.

Морфология и биологические свойства

микоплазм

Микоплазмы — наиболее мелкие полиморфные микроорганизмы, живущие в условиях искусственных питательных сред и не имеющие клеточной стенки. Из-за отсутствия клеточ-

29

ной стенки микоплазмы полиморфны, их размеры — 50—300 нм, форма — в виде шаров, колец, нитевидных форм, зерен.

Большинство микоплазм неподвижно, однако у некоторых (Мусорlasma рneumoniaе) обнаружены структуры, которым при­писывают функцию движения. Микоплазмы не образуют спор и капсул, слабо окрашиваются анилиновыми красителями, для окраски используется метод Романовского — Гимза.

Микоплазмы выделены в класс Моllicutes («мягкокожие»). Единственным критерием объединения этих микроорганизмов в класс является отсутствие клеточной стенки и ее предшествен­ников.

По вопросу филогенетического происхождения микоплазм существуют несколько точек зрения. М. А. Пешков (1969) счи­тал, что именно микоплазмы явились предками прокариотов, в том числе и бактерий, а способность к синтезу клеточной стенки является следствием серии мутаций. Другая гипотеза Еdvard иFreundt (1969) предполагает отсутствие родства между микоплазмами и бактериями на основании наличия у всех стеринзависимых микоплазм холестерина, включенного в мембрану, отсутствия генетического родства микоплазм и их возможных бактериальных предков в опытах по молекулярной гибридиза­ции ДНК-ДНК и ДНК—РНК, а также различные, по мнению авторов гипотезы, способы репродукции микоплазм иL-форм бактерий.

В класс Моllicutesвходит один порядок Мусорlasmatales, в со­ставе которого известны два семейства. Стеринзавиcимые мико­плазмы объединены в семейство Мусорlasmataсеае с одним родом Мусорlasma, куда входят 33 вида микоплазм человека и животных. Стериннезависимые микоплазмы объединены в семейство Асhо-leрlasmataсеае, состоящее из одного рода семейство Асhоleрlasma, и в настоя­щее время в него входят три вида.

На плотных питательных средах микоплазмы растут в виде характерных колоний с уплотненным, врастающим в среду цент­ром и нежным краем, по форме напоминают яичницу-глазунью — «friend egg». В условиях жидких и полужидких сред рост происхо­дит в виде нежного диффузного помутнения.

В зависимости от характера питательных сред микоплазмы имеют такие морфологические особенности: при выращивании на плотных питательных средах они представлены пластическими сгустками протоплазмы неопределенной формы, а в жидких сре­дах — разнообразием форм — кольцами, нитями, гранулами, палочковидными и спиральными образованиями.

Одним из наиболее значимых факторов стабильности и элас­тичности мембраны микоплазм является холестерин — глав­ный липидный компонент у так называемых паразитических микоплазм. Содержание значительного количества холестери-

30

на сближает мембраны микоплазм с мембранами животных кле­ток, хотя по ферментативной активности мембраны микоплазм ближе к мембранам бактериальных протопластов.

Патогенные микоплазмы могут вырабатывать экзотоксин. Например, М.neurolyticumвыделяет истинный экзотоксин, который является термолабильным белком и быстро прикрепляется к рецепторам астроцитов мозга. По способности продуцировать |вемолизин микоплазмы подразделяются на виды, вызывающие β-гемолиз, например М.laidlauii, М.pneumoniae, α-гемолиз, и не вызывающие гемолиза.

Вид М.mycoides var. mycoides отличается от других микоплазм наличием галактановой капсулы; экстрагированный галактан по твоему воздействию сходен с эндотоксином грамотрицательных бактерий. Микоплазмы имеют ряд ферментов, нарушающих нормаль-метаболизм клеток. Так, аргининдегидролазные ферменты (разрушают необходимый для жизни клеток аргинин. Нуклеозид-фосфорилаза — фермент микоплазм, который вызывает расщепление в клетках тимидина, что нарушает их нормальное размножение.

Ультраструктурные изменения в клетках, индуцированные микоплазмами, как при латентной, так и при острой микоплазменной инфекции сходны с соответствующими изменениями, вызываемыми вирусами. Микоплазмы, как и вирусы, вызывают феномен бляшкообразования.

При электронной микроскопии микоплазмы, расположенные внутри клеток, трудно отличить от вирусных частиц. Микоплазмы можно обнаружить и на мембранах клеток хозяина, причем связь такова, что невозможно дифференцировать мембрану клетки от мембраны микоплазм. В цитоплазме клеток при микоплазмоинфекции нередко обнаруживаются гранулярные включения, явления пикноза и кариорексиса.

Многие виды микоплазм являются патогенными для человека, вызывая поражения дыхательных и мочеполовых путей, суставов, сердца, нервной системы. Среди них наибольшее значение в инфекционной патологии человека имеют: М. pneumoniae (возбудитель небактериальной пневмонии, бронхитов» воспаления среднего уха); М.hominis 1 (возбудитель воспалительных процессов верхних дыхательных путей, фарингитов, ангин, шейной аденопатии); М.hominis 1 и М.hominis2 (возбудители уретритов небактериального происхождения); микоплазмы Т-групп|ы (возбудители негонорейных уретритов и других заболеваний мочеполовой сферы).

31

Морфология и биологические свойства риккетсий и хламидий

Риккетсии и хламидий составляют класс Rickettsiaе.Риккетсииотличаются полиморфизмом, их размеры варьируют от 0,4 до 10—40 мкм. Выделяют кокковидную, палочковидную, нитевидную формы. Они не имеют жгутиков, не образуют спор и капсул, окрашиваются по Граму, Романовскому-Гимза, Здродовскому. Эта группа прокариотов является облигатными внут­риклеточными паразитами различных групп животных и челове­ка. У человека риккетсий вызывают сыпной тиф,Q-лихорадку, пятнистую лихорадку скалистых гор и другие риккетсиозы.

Хламидии— облигатные внутриклеточные организмы прока-риотной природы. Изучение ультраструктуры хламидий с помощью электронного микроскопа началось с конца 40-х годов XX века.

Цикл развития хламидий представлен двумя основными фор­мами, сменяющими друг друга — ретикулярные тельца (вегета­тивные формы) и элементарные тельца (спороподобные формы).

К виду Сl.trachomatis относят патогенные для человека воз­будители трахомы, урогенитальных хламидиозов, венерической лимфогранулемы, мышиной пневмонии.

На основании уникальности цикла развития хламидий они были выделены в особый порядок Сlamydiales, семейство Сlamydiasсеае, род Сlamydia, объединяющий два вида: Сl.trachomatis, Сl.psittaci.

Хламидии являются возбудителями трахомы, венерического лимфогранулематоза. К виду Сl.psittaci отнесены возбудители пситтакоза (орнитоза), пневмонии, полиартритов, энтеритов, конъюнктивитов, энцефалитов домашних, сельскохозяйственных и диких животных. Нередко эти микроорганизмы вызывают хламидиозы у людей с возможным распространением инфекции от человека к человеку.

Основа цикла развития хламидий — закономерная смена ве­гетативных репродуцирующих неинфекционных клеток (ретику­лярных телец — РТ) спороподобными инфекционными клетками (элементарными тельцами — ЭТ). Эти две формы различаются по ультраструктуре, но сходны у разных штаммов хламидий.

Морфологически вегетативные формы хламидий сходны с не­которыми грамотрицательными бактериями, например, возбуди­телем туляремии. Они округлой формы, диаметром до 1—1,5 мкм, окружены клеточной стенкой и цитоплазматической мембраной, имеющей трехслойную структуру.

Спороподобные клетки хламидий не имеют морфологичес­ких аналогов среди бактерий и представляют собой мелкие, диа­метром 0,25—0,3 мкм, сферические клетки с плотным эксцентрич­ным нуклеоидом.

32

Вегетативные ретикулярные клетки обладают выраженной метаболической активностью. Спороподобные хламидий отлича­ются весьма слабым метаболизмом.

Прохождение цикла развития является обязательным услови­ем внутриклеточного паразитирования хламидий, без него невозможно образование нового поколения возбудителя.

Зрелой морфологической структурой являются элементарные тельца - они грамотрицательны и обладают инфекциозностью.

Основные этапы цикла развития микроорганизма: контакт ЭТ с поверхностью чувствительной клетки; проникновение ЭТ в цитоплазму путем фагоцитоза; преобразование ЭТ в вегетативную форму с хрупкой клеточной стенкой; деление РТ, с последовательным уменьшением их размера, реорганизацией внутреннего содержимого и образованием «переходных форм»; их преобразование в ЭТ нового поколения микроорганизма; выход микроорганизма из клетки.

Цикл развития (гальпровий) хламидий происходит в цито-плазматических включениях, определяемых как тельца Гальберштед-тера-Провачека, которые представляют собой ограниченную фагоцитарную вакуоль, содержащую различные морфологические структуры микроорганизма.

Сходство химического состава клеточной стенки хламидий и грамотрицательных бактерий позволяет использовать для выявления телец Гальберштедтера-Провачека световую микроскопию при окраске препаратов по Романовскому-Гимза, а также фазовый контраст при просмотре неокрашенных препаратов.

Хламидии содержат два типа нуклеиновой кислоты (ДНК и РНК). Отличаясь дефицитом ферментных систем, хламидий используют хозяина как поставщика метаболической энергии. Об­лигатный характер внутриклеточного паразитизма характеризуется как энергозависимый паразитизм. Хламидий не производят собственную АТФ, подавляют синтез ДНК клетки-хозяина.

Резистентноеть хламидий во внешней среде высокая и для заживания водных резервуаров общественного пользования, инфицированных обитающими в урогениталиях человека возбуди-телей паратрахомы, необходимо гиперхлорирование воды. Многие штаммы этих микроорганизмов проявляют высокую чувствительность к сульфаниламидам и антибиотикам широкого спектра действия: тетрациклинам, макролидам, рифампицину. Культивируются в куриных эмбрионах и культурах клеток.

Хламидии содержат стабильный (100˚С) липопротеиновый антиген, расположенный в клеточной стенке. Антигены хламидий обладают слабой иммуногенной активностью. Уровень гу­морального иммунитета на инфицирование хламидиями обычно низкий.

33

Морфология и биологические свойства актиномицетов

Актиномицеты относятся к классу Bacteria. Морфоло- гической особенностью актиномицетов является образование од- ноклеточного мицелия — скопления нитевидных выростов (гиф) одной клетки. Свое название актиномицеты получили от первого из описанных видов — Actinomyces bovis — «лучистого грибка», представляющего собой в пораженных тканях радиально распо- ложенные сплетения гиф с колбовидными вздутиями на концах (друзы лучистой формы).

У одних видов актиномицетов (Nocardia, Actinomyces) деле- ние происходит путем распада мицелия на палочковидные и сфе- рические формы, другие (Streptomyces, Actinomyces) размножа- ются, в отличие от бактерий, экзо- и эндоспорами.

Окрашиваются актиномицеты по Граму, являясь грамполо- жительными, что свидетельствует об общности химического со- става их клеточной стенки с другими прокариотами.

Большинство видов являются сапрофитными, многие из них — продуценты антибиотиков. Патогенные виды вызывают у челове- ка актиномикоз и нокардиоз.

ЦАРСТВО ЭУКАРИОТЫ (EUCARIOTA)

}

Морфология грибов

Грибы — большая группа эукариотических организ- мов, объединяющая свыше 100 000 видов. В систематике органи- ческого мира грибы занимают особое положение. С животными грибы сближает наличие в оболочке их клетки полисахаридной субстанции — хитина (исключение составляют оомицеты, у кото- рых обнаружена целлюлоза), участие в обмене азота — мочевины, а в обмене углеводов — гликогена. Только в клетках животных и грибов имеются цитохромы, участвующие в окислительно-вос- становительных процессах. Однако по способу питания (адсорб- тивное — путем всасывания, а не заглатывания пищи) и неогра- ниченному росту грибы напоминают растения. Они не содержат хлорофилла и по типу питания являются гетеротрофами: сапро- фитические грибы используют остатки растительного или живот- ного происхождения, а паразиты — ткани растений и животных Проблемы систематики грибов до сих пор нельзя считать раз- решенными. Рассматривается вопрос о выделении грибов в са- мостоятельное царство, но в настоящее время пользуются бота- нической классификацией. В ее основу положен морфологический принцип строения тела грибов и органов полового воспроизве- дения в культуре. Согласно этому грибы разделяются на выс-

34

щие и низшие, совершенные и несовершенные. Различают пять классов:

архимицеты (Archimycetes);

фикомицеты (Phykomycetes) с тремя группами: хитридиомицеты (Chitridiomycetes), оомицеты (Oomycetes), зигомицеты (Zygomycetes);

аскомицеты (Ascomycetes);

базидиомицеты (Basidiomycetes);

дейтеромицеты (Deuteromycetes).

Архимицеты и фикомицеты относятся к низшим грибам. Пер- вые из них мицелия не имеют, мицелий вторых несептирован. Эти грибы обладают наиболее простой формой спороношения в виде спорангиев, в которых заключены споры.

У аскомицетов и базидиомицетов, являющихся высшими гри- бами, мицелий септированный (многоклеточный), строение ор- ганов спороношения более сложное.

Представители первых четырех классов имеют половой и бес- полый циклы развития и называются совершенными.

Дейтеромицеты являются высшими несовершенными гриба- ми: они обладают септированным мицелием, но половое споро- ношение у них отсутствует или не обнаружено. Группа несовер- шенных грибов непостоянна, поскольку обнаружение у гриба половых форм размножения позволяет отнести его к одному из перечисленных классов.

Патогенные для человека грибы — возбудители микозов (от греч. mykes — гриб) относят к различным систематическим груп- пам ботанической классификации.

Грибы различают по величине, строению, местам произрас- тания и физиологическим функциям. Их размеры варьируют от микрометров (микроскопические грибы) до метров (шляпочные). Исходя из особенностей питания и мест произрастания сформи- рованы различные экологические группы: почвенные, фитопато- генные, энтомофилы, зоофилы, антропофилы и др.

Наряду с различиями грибы имеют общие черты строения. Грибы — это своеобразные эукариотические организмы, которые в процессе своего развития претерпевают морфологические изме- нения. Данные изменения могут быть связаны с жизненнымициклами — половым и бесполым или с влиянием факторов внеш- ней среды. Основу клеточного строения большинства из них со- ставляет масса тонких, ветвящихся трубчатых нитей, именуемых гифами, а вся эта масса гиф называется мицелием (рис. 3). Диа- метр гиф варьируется от1 до10 мкм, а их длина— от4-6 до80—100 мкм и более. Каждая гифа окружена тонкой жесткой стен- кой, основным компонентом которой является хитин — азотсо- держащий полисахарид, являющийся, как известно, структурным

Рис. 3. Типы мицелия у грибов:

1 — несептированный (одноклеточ­ный) мицелий; 2— септированный (многоклеточный) мицелий; 3 — псевдомицели и

компонентом наружного скелета членистоногих. Гифы не имеют клеточного строения. Протоплазма гиф либо совсем не разделе­на (у одноклеточных), либо разделяется поперечными перего­родками, называемыми септами (у многоклеточных). Такие септы делят содержимое гиф на отдельные участки, внешне похожие на клетки, при этом образование септ не связано с делением ядер. В центре септы, как правило, остается небольшое отверстие (пора), через которое протоплазма может перетекать из одного компартмента в другой. В каждом компартменте могут находиться одно, два или несколько ядер. Гифы, не имеющие перегородок, обра­зуют несептированный мицелий, а имеющие — септированный.

У дрожжевых и дрожжеподобных грибов образуется псевдо­мицелий, который в отличие от истинного мицелия, представля­ющего собой ветвистую трубку, разделенную у высших грибов по­перечными перегородками, не имеет общей стенки, является цепочкой из клеток, которая формируется в процессе размноже­ния почкованием.

Основой клеточной стенкигрибов в отличие от бактерий явля­ются полисахариды, состоящие из пяти-шести моносахаров. В свя­зи с их меньшей, чем у бактериальных оболочечных белков, вари­абельностью, наблюдается антигенное родство между далекими по своим морфологическим свойствам видами грибов. В состав полисахаридных фракций входят глюкозамин, манноза, глюкоза, ксилоза.

Непосредственно к внутренней части клеточной стенки при­легает цитоплазматическая мембрана,с которой в тесном контакте находитсяцитоплазматический ретикулюм,часто гранулярный, со­ставляющий основную частьцитоплазмы.В ней расположены одно или несколькоядер,имеющих свою оболочку с порами, иядрышко, содержащее в составе хромосом ДНК. В цитоплазме естьцентраль­ная вакуоль,а такжемитохондрии, микросомы, лизосомы, рибосомы, пластиды, комплекс Голъджи, глико-, липо-, хромопротеиды, секре­торные гранулы, миелоидные образования,различные включения[волютин, гликоген, пигментыи др.).

Кроме того, в клетках могут накапливаться продукты метабо­лизма грибов — антибиотики, ферменты, витамины, токсины,и т. п.

36

При росте на питательной среде мицелий ветвится боковыми выростами гиф; переплетаясь, он образует грибницу. Различают мицелий вегетативный — погруженную в субстрат питающую часть грибницы; репродуктивный — воздушную, спороносящую часть грибницы; склероций — покоящийся тип грибов. Последний представляет собой округлое или продолговатое тело плотной консистенции диаметром от нескольких миллиметров до десятков сантиметров, образующееся веществами тесного переплетения гиф. Он богат запасными питательными веществами и обеспечивает жизнеспособность гриба в неблагоприятных условиях внешней среды (недостатке влаги, низких температурах и т. п.).

Различают два типа размножения грибов — половоеибесполое.По способу осуществления размножение может бытьвегета­тивным,то есть происходить без образования специальных или или с помощью малодифференцированных органов размножения;репродуктивньш —путем образования специальных органов воспроизводства. Во втором случае возможно как бесполое, так и половое воспроизводство.

Вегетативное размножение грибов может осуществляться ку-сочками мицелия, склероциями, спорами, возникающими в результате расчленения гиф мицелия (хламидоспоры, артроспоры, бластоспоры, оидии, геммы).

Репродуктивное размножение грибов происходит при посредстве спор, возникающих половым или бесполым путем на специальных дифференцированных или спороносящих ветвях мицелия или органах.

Бесполое размножение осуществляется при помощи спор, развивающихся эндогенно (эндоспоры, спорангиеспоры) и экзогенно — на концах особых выростов мицелия или на мицелии (конидии).

Половое размножение у грибов осуществляется путем слияния мужских и женских половых гамет, в результате чего образуется зигота. Способы полового размножения у грибов весьма разнобразны. У низших грибов происходит слияние одинаковых (изогамия) или разных по размерам (гетерогамия) гамет. Из зиготы после периода покоя вырастает спорангиеносец со спорангием, наполненным эндоспорами. У высших грибов образуются для полового размножения аскоспоры и базидиоспоры.

У несовершенных грибов половой процесс заменяется гете-рокариозом (разноядерностью) и парасексуальным процессом |без слияния ядер в первом случае или со слиянием ядер во втором).

Патогенные для человека микроскопические грибы относятся к зигомицетам, аскомицетам, дейтеромицетам.

Зигомицеты —группа грибов класса фикомицетов; это назем-ные, чаще всего почвенные сапрофиты, мицелий в основном не-

37

септированный. Имеют особый тип полового процесса — слияние двух недифференцированных на гаметы клеток, с образованием покоящейся зигоспоры, с диплоидным набором хромосом. Бесполое размножение зигомицетов происходит с помощью эндоспор, обра­зующихся в специальных крупных шаровидных клетках — споран­гиях, которые формируются на свободных концах плодоносящих гиф — спорангиеносцах, имеющих разнообразную форму: груше­видную ( Mucor), шаровидную (Rhizopus), булавовидную (Асtinomucor) и др. Каждая спора дает начало новому мицелию.

Грибы родов Mucor,Rhizopus, Аbsidia, среди которых наиболее широко известен мукор, могут вызывать микозы у человека и жи­вотных, связанные с поражением кожи и легких.

Класс аскомицетов —одна из самых многочисленных и срав­нительно высокоорганизованных групп микроскопических гри­бов, отличающаяся от зигомицетов сложностью строения, осо­бенно репродуктивных органов. К ним относятся дрожжи и многие виды плесневых грибов, последние имеют расчлененный много­клеточный мицелий.

У аскомицетов в результате полового процесса, которому пред­шествует плазмогамия (слияние половых клеток), кариогамия (сли­яние ядер половых клеток) и мейоз, формируются специализиро­ванные клетки округлой формы — аски (сумки). В сумке образуется определенное число (чаще всего восемь) аскоспор, с помощью которых и происходит размножение. У одних аскомицетов сумки возникают непосредственно на мицелии, у других — внутри или на поверхности плодовых тел, образуемых в результате сплетения гиф мицелия.

Аспергиллы и пенициллы образуют сумки чаще всего округлой формы. У большинства аскомицетов плазмогамия и кариогамия при половом процессе разделены во времени. Бесполое размноже­ние у дрожжей осуществляется почкованием, а у мицелиальных форм грибов — с помощью экзоспор (конидий), образующихся на конидиеносцах. Грибы рода Аspergillus и рода Реnicillium отлича­ются строением органов вегетативного спороношения. У аспергиллов на конидиеносцах находятся удлиненные клетки (стеригмы), которые формируют цепочки экзоспор — конидий. Плодоносящая гифа пенициллиума имеет три ряда стеригм, на которых распола­гаются округлые конидии в виде цепочек.

Среди аспергиллов и пенициллов встречаются антибиотико-образующие виды и патогенные для человека. Последние являют­ся возбудителями таких микозов как аспергиллез и пенициллиоз (поражение кожи, слизистых, легких).

Дейтеромицеты —несовершенные грибы (Fungi imperfecti), объединяют более 25 000 видов, с септированным мицелием, весь их жизненный цикл проходит в гаплоидной стадии, без смены ядерных фаз. Мицелиальные грибы размножаются только с по-

38

мощью конидий. Из патогенных для человека к ним относятся возбудители дерматомикозов: трихофитии, микроспории, эпидер-мофитии, фавуса. Поражают кожу и ее придатки (волосы, ногти), вызывают тяжелые, склонные к хроническому протеканию заболевания, сопровождающиеся аллергией.

Морфологически дерматофиты очень разнообразны в зави-симости от условий обитания. В таких тканях как кожа и ногти дерматофиты представлены нитями мицелия, а в волосах — спорами с различным типом расположения (снаружи и внутри волоса). На питательной среде они имеют септированный мицелий с его различными видоизменениями (спиралями, «канделябрами», «оленьими рогами» и т. п.) и разные виды конидий — макро- и микроконидии.

К несовершенным грибам относятся и дрожжеподобные грибы рода Саndidа, образующие в результате почкования псевдомицелия; у патогенных видов Саndidа присутствуют также поко­ящиеся формы в виде хламидоспор (толстостенных округлых, толненных липидами клеток, образовавшихся из вегетативных). Эти грибы являются условно-патогенными и могут вызывать поражение кожи, слизистых оболочек и внутренних органов (кандидозы или кандидомикозы). Поскольку грибы рода Саndidа являются представителями нормальной микрофлоры человека, поражение происходит чаще всего эндогенным путем на фоне сни­жения иммунной реактивности, дисбактериозов, нарушения обмена веществ, длительном применении антибактериальных средств широкого спектра действия.

Морфология простейших

Простейшие (Рrotozoa) представлены одноклеточными эукариотическими организмами, относящимися к животным. Они

широко распространены в природе (около 2500 видов) и ведут

свободный или паразитический образ жизни.

Простейшие играют значительную роль в инфекционной па-тологии человека и животных. Некоторые из них являются без-вредными обитателями кишечника (например, кишечная амеба), другие реализуют свою патогенность обычно при массивном за-ражении на фоне иммунодефицитных состояний (лямблии, пнев-моцисты) и, наконец, часть видов представлена тканевыми и кро-вяными паразитами, вызывающими острые или хронические заболевания (лейшмании, трипаносомы, малярийные плазмодии). | Являясь по ультраструктуре эукариотами, простейшие имеют микроскопические размеры (3-150 мкм) и сложное строение: одно или несколько дифференцированных ядер (с ядерной мембраной и ядрышками) и цитоплазму с эндоплазматическим ретикулюмом, митохондриями, аппаратом Гольджи, лизосомами, рибосомами,

39

включениями, пищеварительной и сократительной вакуолями. Ядро содержит набор хромосом, которые после репликации раз­деляются путем митоза.

В цитоплазме выделяют эндоплазму с органеллами и более уплотненную наружную часть — эктоплазму. У некоторых про­стейших, например, у саркодовых, лишенная жесткой оболочки протоплазма, переливаясь, образует выросты (псевдоподии или ложноножки), благодаря которым клетки передвигаются и не имеют постоянной формы. Но у большинства простейших пери­ферический слой цитоплазмы имеет эластичную плотную мем­брану — пелликулу, поддерживающую определенную форму этих микроорганизмов. Некоторые виды простейших поверх пеллику­лы формируют жесткую структуру, нередко пропитанную солями кальция, стронция и кремнекислыми соединениями — кутикулу, которая служит дополнительным средством защиты от механи­ческих, химических воздействий и высыхания.

Ряд простейших в определенных условиях может превращаться в цисты. Они окружены плотной двухконтурной оболочкой, сход­ной с кутикулой, и содержат по нескольку ядер. Цисты простей­ших являются покоящимися формами.

Кроме этого, некоторые простейшие имеют опорные фиб­риллы (осевые нити, или «аксостиль»), выполняющие функции своеобразного «скелета».

Многие простейшие подвижны. Одни виды передвигаются с помощью псевдоподий, другие снабжены специальными двига­тельными органеллами — жгутиками и ресничками. Строение жгутиков и ресничек типично для эукариотических структур: на периферии жгутика располагаются девять двойных белковых ни­тей, а в центре — две одиночные нити (структура 9+2). Снаружи эта система покрыта плазматической мембраной. Основание жгу­тика закреплено в наружном слое цитоплазмы при помощи базального тельца (блефаропласта). Для окраски простейших чаще всего пользуются методом Романовского — Гимза, при котором цитоплазма клетки окрашивается в голубой, а ядро, блефаропласт и жгутики — в красный цвет.

Простейшие могут размножаться бесполым и половым путем. Размножение некоторых видов бывает весьма сложным, со сме­ной бесполого и полового циклов.

Бесполое размножение осуществляется по типу простого де­ления, когда делится ядро, затем — протоплазма и образуются два дочерних индивида; множественного деления (дробления) снача­ла ядра, а потом и всей клетки на ряд молодых особей (этот вид деления называется шизогонией).

Половой процесс у простейших происходит в форме копуля­ции или конъюгации, а также путем самооплодотворения — аутогамии, при которой сливаются отдельные ядра.

40

Деление простейших на классы основывается на способах передвижения и особенностях размножения. Тип Рrotozoa состав­ляет четыре класса: жгутиковые (Flagellata); саркодовые (Sarcodina); споровики (Sроrozoa); реснитчатые (Сiliata).

В эволюционном плане примитивными простейшими явля­ются жгутиковые формы. Амебовидные и реснитчатые формы образовались, как считают специалисты, в результате развития предковых жгутиковых. Остановимся на более подробной характеристике патогенных простейших перечисленных классов.

Класс жгутиковые —простейшие с одним или несколькими жгутиками, а в некоторых случаях с ундулирующей (волнообраз­ной, от лат.undula— волна) мембраной, имеющей общую со жгу­тиками природу, размножаются путем простого продольного де­ления. В. эту группу входят простейшие, обитающие в кишечнике и мочеполовой сфере (лямблии, трихомонады), а также жгутико­вые, паразитирующие в крови или тканях (трипаносомы, лейшмании).

Из лямблийспецифическим паразитом человека являетсяLamblia intestinalis, вызывающая лямблиоз (поражение тонкого кишечника, желчного пузыря и желчевыводящих путей). Клетка лямблии — грушевидной формы с двусторонней симметрией и длиной 10—18 мкм. В более широкой передней части простейшего находится вогнутый (присасывательный) диск, с помощью которого лямблия плотно прикрепляется к эпителию кишечника. В клетке имеются два симметрично расположенные ядра, четыре пары жгутиков и две осевые фибриллы посередине. В отличие от других простейших у лямблий отсутствуют типичные митохондрии, аппарат Гольджи и сократительные вакуоли. В толстом кишечнике вегетативные клетки переходят в стадию цист, которые представляют собой двух-трехъядерные эллиптические формы с толстой оболочкой, длиной 8—12 мкм и шириной 3—10 мкм.

Род трихомонадывключает три паразитических для человека вида: Тrichomonas hominis— обитает в кишечном тракте; Т.tenax— паразиты ротовой полости; Т.vaginalis— поражает урогенитальные пути.

Из перечисленных безусловно патогенным является последний вид. Инфекция, вызываемая трихомонадами, носит название трихомоноз. Эти простейшие имеют грушевидную форму длиной около 15—30 мкм, с четырьмя расположенными пучком спереди жгутиками, один из которых ограничивает внешний край короткой ундулирующей мембраны, и опорной эластичной нитью, проходящей через всю цитоплазму. Стадия цисты у них отсутствует.

Среди патогенных трипаносомразличают возбудителей аф-риканского трипаносомоза, или сонной болезни (Тгураnosoma brusei), передаваемого кровососущей мухой цеце; американско-

41

го трипаносомоза, называемого еще болезнью Шагаса (Т. cruzi), который распространяется кровососущими триатомовыми кло­пами.

Трипаносомы облигатно связаны с двумя хозяевами: у че­ловека и млекопитающих они паразитируют в виде трипомастигот, а в организме беспозвоночных и культуре — в виде эпимастигот.

В крови человека nрипаносомы имеются в виде веретеновидного тела длиной 25-30 мкм, с одним жгутиком, закрепленным блефаробластом на заднем конце. Жгутик соединяется с пеллику­лой посредством ундулирующей мембраны, расположенной вдоль клетки, и заканчивается свободным концом на передней части паразита. Кроме центрально расположенного ядра, клетка содер­жит кинетопласт (хорошо окрашиваемое тельце с ДНК).

У эпимастигот отсутствует ундулирующая мембрана, жгутик короткий, кинетопласт расположен ближе к центру. Инцистирование для трипаносом нехарактерно.

Лейшманииделят на три патогенных для человека вида (L.tropica,L.donovani,L.braziliensis), которые являются возбудителями кожного («восточная язва», болезнь Боровского), висцерального и кожно-слизистого («кала-азар») лейшманиоза, передаваемого через укусы москитов родовPhlebotomus,Lutzomyia. Жизненный цикл лейшманий характеризуется облигатной сменой хозяев: поз­воночного (лейшманиальная стадия, или амастиготы) и беспозво­ночного (лептомонадная стадия, или промастиготы).

Амастиготы лейшманий (или тканевые формы, поскольку в этой форме лейшманий внутриклеточно паразитируют в организме че­ловека и других млекопитающих) — безжгутиковые овальные клет­ки размером 2—5 мкм, имеющие ядро, кинетопласт, блефаропласт.

Промастиготы — веретеновидные клетки, с заостренным кон­цом (длина 20—30 мкм, ширина 5—6 мкм), на котором блефаропластом закреплен один жгутик; в их протоплазме различают ядро и кинетопласт. При культивировании на искусственных средах лейшманий растут в промастиготной форме. Цист лейшманий не образуют.

Класс саркодовые— типичные амебовидные паразиты, пере­двигаются с помощью псевдоподий, размножаются бесполым пу­тем, бинарным делением.

У человека паразитирует дизентерийная амеба(Entamoeba hystolytica), вызывающая амебную дизентерию, или амебиаз. Выде­ляют четыре морфологически и функционально различающиеся вегетативные формы: тканевую, большую вегетативную, просветную, предцистную.

Во внешней среде амебы находятся в виде четырехъядерных цист (9—12 мкм) с плотной двухконтурной оболочкой. При попа-

42

рыдании в тонкую кишку человека из цист образуется восемь одно-ядерных вегетативных форм, заселяющих толстую кишку.

Тканевая форма (20—25 мкм) имеет крупное ядро, обладает амебоидным движением, в цитоплазме различают два слоя — эндо- и эктоплазма. Инвазивные свойства амеб связаны с тканевыми формами.

Большая вегетативная форма является наиболее крупной, ее размеры достигают при вытянутых псевдоподиях 60—80 мкм. В эн-доплазме встречаются фагоцитированные эритроциты.

Просветная форма (15—20 мкм) обитает в просвете толстой кишки. Передвигается медленно, в цитоплазме выявляются фаго-цитированные бактерии.

Предцистная форма (12—20 мкм) отличается наиболее мед-ленными движениями, гомогенной цитоплазмой, отсутствием включений.

Класс споровики— паразиты со сложным жизненным циклом, включающим половое и бесполое размножение и смену хозяев, не имеют специальных органов движения, только некоторые формы на определенных стадиях развития образуют псевдоподии и жгутики. К этой группе относятся малярийные плазмодии и токсоплазмы.

Плазмодии малярии.Паразитами человека как промежуточного хозяина являются четыре вида плазмодиев малярии:Plasmodium vivax и Р. оvа1е — возбудители трехдневной малярии; Р.mаlariae — возбудитель четырехдневной малярии; Р.falciparum— возбудитель тропической малярии.

Все возбудители, независимо от вида, проходят в человеческом организме бесполую фазу развития (шизогония). Вторым, окончательным хозяином является самка малярийного комара рода Anopheles, в желудке которой происходит половая фаза развития |лазмодия (спорогония).

Бесполый цикл развития малярийного плазмодия соcтоит из двух последовательных процессов со сменой среды обитания паразита. При укусе зараженный комар со слюной вносит кровь человека малярийных паразитов в виде спорозоитов — одноядерных клеток серповидной формы, длиной 14 мкм.

Спорозоиты внедряются в клетки печени и проходят преэрит-юцитарный, или тканевой цикл развития, последовательно претерпевая стадии тканевого шизонта, в результате деления (меруляции) которого образуется множество тканевых мерозоитов. Последние проникают в эритроциты, и с этого момента начинается их развитие в крови — эритроцитарный цикл.

Мерозоиты в эритроцитах, питаясь гемоглобином, быстро растут, и через несколько часов превращаются в молодые шизонты, имеющие вид кольца («перстня с рубином»), поскольку при окраске по методу Романовского — Гимза центральную часть этой

43

округлой клетки занимает большая вакуоль, оттесняющая к пери­ферии голубую цитоплазму и рубиново-красное ядро. Процесс роста плазмодия сопровождается увеличением его массы и умень­шением вакуоли; взрослый шизонт почти полностью заполняет эритроцит. Через 48—72 часа паразит делится путем множествен­ного дробления, образуя мерозоиты.

Разрушая эритроцит, мерозоиты выходят в кровяное русло, часть их, не подвергшаяся фагоцитозу, внедряется в новые эрит­роциты, и эритроцитарный цикл шизогонии повторяется.

Процесс эритроцитарной шизогонии строго цикличен, его про­должительность у разных видов плазмодиев различна: Plasmodium vivax и Р. оvа1е, Р.falciparum— составляет 48 часов, для Р.mаlariae — 72 часа.

Приступ лихорадки при малярии совпадает с моментом раз­рушения эритроцитов и выхода мерозоитов, поскольку в кровь поступают токсические продукты жизнедеятельности паразита и распада эритроцитов.

Образование половых клеток (гаметогония). Во время эритроцитарных циклов некоторые мерозоиты проникают в эритроциты и дифференцируются на мужские и женские гаметоциты (предшественники половых клеток). Таким образом, по­ловой цикл развития начинается в человеческом организме, но для его продолжения гаметоциты должны с кровью попасть в ор­ганизм самки комара.

Половое размножение в организме комара (спорогония). При укусе вместе с кровью больного человека в желу­док самки комара попадают половые (гаметоциты) и бесполые (мерозоиты) клетки малярийного плазмодия. Бесполые клетки погибают, а половые дозревают, превращаясь в микро- и макро­гаметы, которые, сливаясь, образуют зиготу, прикрепляющуюся к стенке желудка комара. На одном из концов зигота заостряется и превращается в оокинету. Оокинеты благодаря значительной подвижности и заостренной форме проникают в толщу стенки желудка. Под наружным слоем желудка они превращаются в ооцис-ты. Внутри ооцисты происходит деление паразита на тысячи спорозоитов, которые после созревания с гемолимфой поступают в слюнные железы комара.

Морфологические особенности отдельных видов плазмодиев малярии. У Р. Vivax юный шизонт имеет форму правильного кольца, иногда в одном эритроците встречаются две-три особи; зрелые шизонты приобретают амебоидную форму; в стадии меруляции шизонт делится на 12—24 мерозоита.

Морфология Р. оvа1е сходна с предыдущим видом, но он об­разует 6—12 мерозоитов.

44

Зрелый шизонт Р. malariae имеет лентовидную форму; в процессе его меруляции образуется 6—12 мерозоитов, располагающихся в виде розетки. Р.falciparum дробится на 12—24 мерозоита, отличается морфологическими особенностями гематоцитов, имеющих полулунную форму.

Токсоплазмы —простейшие, инфицирующие различные виды

животных и птиц. У них наблюдается чередование полового и бесполого размножения со сменой хозяев. Окончательными хозяева­ми являются кошки и другие животные семейства кошачьих. Человек — один из промежуточных хозяев. У людей эти простейшие вызывают токсоплазмоз, который в основном протекает бессимптомно.

Морфологически токсоплазмы представляют собой серповид­ные клетки длиной 5—7 мкм и шириной 2—4 мкм, с центрально расположенным ядром. Благодаря своеобразной системе микротрубочек они совершают медленные вращательные и скользящие движения.

Токсоплазмы могут образовывать в мозге и некоторых других

тканях цисты (30—300 мкм), имеющие плотную оболочку и содержащие несколько тысяч паразитов.

Класс реснитчатые— простейшие, имеющие наиболее слож-ную внутреннюю структуру, в частности, несущие на поверхности клеток реснички, которые располагаются характерными участками, с двумя видами ядер — макро- и микронуклеусом.

Единственный представитель этой группы, паразитирующий в организме человека — кишечный балантидий (Ваlantidium coli), который имеет реснички и обитает в кишечнике человека и свиней. Его жизненный цикл состоит из двух фаз — бесполой (размножение поперечным делением) и половой (конъюгация). После конъюгации балантидий инцистируется. Цисты имеют овальную |форму (45—60 мкм) и покрыты плотной двухслойной оболочкой. Кишечный балантидий паразитирует в толстом кишечнике, вы­рывая балантидиаз, который является довольно редким заболе­ванием.

ЦАРСТВО ВИРУСЫ (У1КА)

Морфология и ультраструктура вирусов. Особенности классификации

Вирусы — это формы жизни, которые относят к отдельному царству Vira. Наука о вирусах — вирусология — одна из самых молодых медицинских наук.

В настоящее время вирусы определяют как самостоятельные

самопродуцирующиеся неклеточные структуры, способные фун-

45

кционировать в восприимчивых к ним клетках животных, расте­ний, бактерий.

Целый ряд признаков отличает вирусы от прокариотов и эука-риотов:

отсутствие клеточной структуры — это неклеточные формы жизни;

наличие у вирусов только одной из двух нуклеиновых кислот, в то время как у всех остальных микроорганизмов имеются ДНК и РНК;

отсутствие собственных белоксинтезирующих систем. Синтез вирусных белков осуществляется белоксинтезирующим аппара­том клетки-хозяина, в которой вирус паразитирует;

уровень паразитизма у вирусов, в отличие от внутриклеточ­ного паразитизма бактерий и простейших, определяется как гене­тический паразитизм;

вирусы не растут, и размножение у них происходит путем дисъюнктивной репродукции. В клетке отдельно синтезируются белки и нуклеиновые кислоты вирусов, а затем происходит их сборка в вирусные частицы.

В то же время вирусы, безусловно, обладают основными свой­ствами всех других форм жизни — способностью размножаться, наследственностью, изменчивостью, приспособляемостью к усло­виям внешней среды; они занимают определенную экологичес­кую нишу, на них распространяются законы эволюции органи­ческого мира на земле.

Морфологию и ультраструктуру вирусов изучают с помощью электронного микроскопа, так как их размеры малы и сравнимы с толщиной оболочки у бактерий. Размеры вирусов определяют методом ультрафильтрации через фильтры с известным диамет­ром пор, а также методом ультрацентрифугирования. Одним из наиболее мелких вирусов является вирус полиомиелита, имею­щий размеры 20—24 нм, а к наиболее крупным вирусам относятся вирусы оспы — около 350 нм.

Вне клетки-хозяина вирус существует в виде вириона. Форма вириона может быть различной — палочковидной, сферической, пулевидной (рис. 4). Центральную часть вириона занимает нукле­иновая кислота — ДНК или РНК, которая является хранителем наследственной информации, выполняя таким образом функции генома. У РНК-содержащих вирусов различают вирусы с «плюс»-нить РНК-геномом, поскольку РНК этих вирусов выполняет не только наследственную, но и плюс функцию информационной РНК. К «плюс»-нитевым, или вирусам с позитивным геномом относятся пикорнавирусы, тогавирусы, коронавирусы, ретрови-русы.

У РНК-содержащих вирусов с «минус»-нить геномом РНК выполняет только наследственную функцию. К вирусам с нега-

46

Iridovirus

Pox virus

Herpesvirus Adenovirus Papovaviridae Parvorirus ДНК-содержашие вирусы

Paramyxovirus Qrthomyxavirus Coronavius Arenavirus Leukovirus

Reovirus Picornaviridae Rhabdovirus Togaviridae Супергруппа

Буниамвера

Arboviruses

РНК-содержащие вирусы

Рис. 4. Форма и относительные размеры вирусов (по Ф. Феннеру и соавт., 1977)

тивным геномом относятся ортомиксовирусы, парамиксовирусы, буньявирусы, рабдовирусы. РНК этих вирусов не вызывает ин- фекционного процесса.

РНК-геном в основном является гаплоидным, но у ретрови- русов он диплоидный, так как состоит из двух однонитевых моле- кул РНК.

У ДНК-содержащих вирусов ДНК может быть представлена как однонитевыми, так и двунитевыми, линейными и кольцевы-

47

ми молекулами. В геномах, представленных двунитевыми ДНК, информация обычно закодирована на обеих нитях ДНК, что сви­детельствует о максимальной экономии генетического материала у вирусов, как генетических паразитов.

Нуклеиновую кислоту вирусов окружает белковый капсид. Существуют два типа строения капсидов вирионов. В одном слу­чае структурные единицы капсида — капсомеры ассоциируются с геномом и образуют спиралевидную винтообразную структу­ру. Такой тип укладки называется спиральным типом симмет­рии, а сама структура — нуклеокапсидом. В другом случае капсо­меры образуют полое изометрическое тело, в центре которого находится геном. Такая укладка называется кубическим типом сим­метрии (см. рис. 4).

Сложно устроенные вирусы имеют липопротеидную оболоч­ку — суперкапсид (см. вкл. III). Под оболочкой вириона подразу­мевается липогликопротеидный слой, который формируется в про­цессе почкования вируса на мембране клетки-хозяина.

Капсид и суперкапсид защищают вирионы от физических и химических воздействий и прежде всего от ферментов нуклеаз, а также обусловливают адсорбцию определенными клетками, оп­ределяют антигенные и иммуногенные свойства вирионов.

На основании типа и структуры нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК), наличия или отсутствия липопротеидной оболочки вирусы делят на семейства. Все известные в настоящее время виру­сы подразделяются на 19 семейств, из них 7 — ДНК- и 12 — РНК-содержащие вирусы. В основу деления вирусов на подсемейства положены следу­ющие основные критерии: стратегия вирусного генома, размер, морфология вириона, тип симметрии, число капсомеров; круг восприимчивых хозяев; патологические изменения в клетках; гео­графическое распространение, способ передачи и антигенные свой­ства. Вид вируса биноминального названия, как у бактерий, не получил. Однако на практике большинство вирусологов продол­жает условно подразделять вирусы в соответствии с типом хозяи­на, поскольку вирусы поражают позвоночных и беспозвоночных животных, растения и бактерии. Являясь основными возбудите­лями инфекционных заболеваний человека, вирусы участвуют так­же в процессах канцерогенеза, и могут приводить к развитию миокардитов, панкреатитов, иммунодефицитов и т. д.

Кроме обычных вирусов известны так называемые неканони­ческие вирусы — прионы, которые представляют собой белковые инфекционные частицы, имеющие вид фибрилл размером 10—20х100—200 нм. Прионы, очевидно, являются одновременно индукторами и продуктами автономного гена человека или жи­вотных и в условиях медленной вирусной инфекции вызывают у них энцефалопатии.

48

Близкими к вирусам агентами являются вирусоподобные структуры — плазмиды и вироиды. Плазмиды, или эписомы, эпивирусы представляют собой две нити ДНК, образуемые клеткой, но не связанные с клеточной хромосомой. Плазмиды обеспечивают не­которые свойства бактерий, например, устойчивость к антибиотикам. Позднее плазмиды были обнаружены у эукариотов (грибов). Некоторые вирусы животных могут существовать в виде плазмид.

Вироиды представляют собой небольшие молекулы кольцевой суперспирализованной РНК, не содержащие белка, вызывающие заболевания у растений.

Вирусы бактерий — бактериофаги

Вирусы, способные паразитировать в бактериальных клетках, репродуцироваться в них и вызывать их растворение (лизис), получили название бактериофаги, или просто фаги. В настоящее время эти вирусы выявлены не только у большинства болезнетворных бактерий, но и у некоторых грибов.

Большинство фагов под электронным микроскопом имеют форму головастика или сперматозоида (рис. 5), но могут быть нитевидной или кубической формы, размером от 20 до 800 нм. Наиболее хорошо изучены крупные бактериофаги, имеющие форму сперматозоида. Они состоят из икосаэдрической головки размером

65—100 нм и хвостового отростка длиной 100 нм. В головке содер­жится нуклеиновая кислота — ДНК, реже РНК. Она окружена белковым капсидом.

Структурные белки фага различаются по составу полипептидов и представлены в виде множества идентичных субъединиц, уло­женных по спиральному или кубическому типу симметрии. Кроме структурных белков, у некоторых фагов обнаружены внутренние (геномные) белки, связанные с нуклеиновой кислотой и белки-ферменты (лизоцим, АТФ-аза, участвующие во взаимодействии фага с клеткой). Внутри хвостового отростка имеется полый ци­линдрический стержень, сообщающийся отверстием с головкой, снаружи — чехол, который способен сокращаться. Хвостовой от­росток заканчивается шестиугольной базальной пластиной с ко­роткими шипами, от которых отходят нитевидные структуры — фибриллы. У некоторых видов фагов чехол не может сокращаться. Фаги встречаются везде, где есть или были бактерии. Например, дизентерийные, брюшнотифозные фаги обнаруживаются в стоя­чей воде, почве, испражнениях человека.

Практическое применение фагов обусловлено их строгой спе­цифичностью. Фаги используют для терапии и профилактики инфекционных заболеваний, а также при лабораторной диагнос­тике для определения вида или штамма микроорганизмов. Пре­параты бактериофага выпускают в жидком виде и в виде таблеток.

ФИЗИОЛОГИЯ ПРОКАРИОТОВ

Предмет физиологии бактерий — исследование функ­ций, то есть всех физических, химических и биологических про­цессов, происходящих в бактериальной клетке, а также физичес­ких, химических и биологических превращений, вызываемых микроорганизмом в окружающей среде.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ БАКТЕРИАЛЬНОЙ КЛЕТКИ

Основой изучения физиологии бактерий является ис­следование химического состава этих микроорганизмов. Анатомия и химический состав бактерий являются рамками, а следовательно, и материалом, за счет которого развиваются жизненные процессы.

Химический состав прокариотов почти такой же, как и других живых организмов: состоит из двух компонентов — воды и сухого остатка, представленного смесью органических и минеральных со­единений.

Основу микробной клетки составляет вода — 80—90 % общей массы. Вода находится в свободном и связанном состоянии.

50

Свободно содержащаяся в клетке вода необходима бакте­риям как растворитель органических и минеральных соедине­ний; дисперсионная среда для коллоидов; источник водородных и гидроксильных ионов; фактор осмотического давления (тургор клетки).

С водой, как главным химическим компонентом структуры, связаны основные процессы жизнедеятельности бактериальной клетки — питание, дыхание, рост и размножение. Подчеркивая особую роль воды в определении химического состава и жизне­деятельности бактериальной клетки, необходимо обратить вни­мание на главную особенность — она должна быть биологически доступна для бактерий. Биологическая зона воды находится в тем­пературном диапазоне от 2 °С (или ниже в растворах с высоким осмотическим давлением) до 100 °С.

Сухой остаток (10—20 % массы бактерий) представляет собой смесь органических и минеральных соединений, основу которых составляют четыре элемента (так называемые органогены) — азот, углерод, водород и кислород, присутствующие в различных соче­таниях в молекулах и свободном состоянии.

Минеральный состав бактерий характеризуют фосфор, сера, натрий, магний, калий, кальций и др.

Органические компоненты химического состава бактерий представляют белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды, витамины и др.

Более 50 % сухого остатка бактерий составляют белки, ответ­ственные за жизнеопределяющие функции всех организмов, в том числе и микроорганизмов.

Различают простые и сложные белки бактерий.

Простые белки(протеины) при гидролизе распадаются до ами­нокислот, которые бактериальная клетка использует как источ­ник углерода.

Сложные белкисостоят из протеина (простого белка) и нук­леиновой кислоты. Сложные белки наиболее важны для жизнеде­ятельности бактерий. Они выполняют пластическую и строитель­ную функции; участвуют в процессе роста и размножения;

определяют видовые особенности бактерий; характеризуют анти­генные и иммуногенные свойства; ответственны за наследствен­ную передачу видовых признаков; обладают токсичностью и ви­рулентностью; в составе ферментов характеризуют биохимическую активность бактерий.

Нуклеиновые кислоты(10—30 % сухого остатка) представлены у бактерий двумя типами — ДНК и РНК. ДНК содержится в со­ставе бактериальной хромосомы, РНК — в рибосомах, зернистых включениях. Биологическая роль молекулы ДНК связана с опре­делением наследственных свойств бактерий. РНК (информаци­онная, транспортная, рибосомальная) выполняет соответствую-

51

щие функции в информационной потребности клетки, в синтезе белков.

Углеводысоставляют 10—30 % сухого остатка, представлены в виде моносахаридов, дисахаридов и полисахаридов. Их функции:

пластическая;

энергетическая;

агрессивность, токсичность, аллергенность;

типовая специфичность;

питательная и запасная (гликоген, крахмал).

По содержанию азота бактериальные полисахариды подраз­деляются на азотсодержащие полисахариды, например, гексозамины (глюкоза + глюкозамин); безазотистые полисахариды (по­лимеры альдобионовой кислоты).

При полном гидролизе бактериальные полисахариды образу­ют глюкозу и глюкуроновую кислоту.

Липидыу большинства бактерий составляют 5—10 %, у дрож-жеподобных грибов и микобактерий достигают до 40 % сухого остатка.

В составе микроорганизмов липиды встречаются в виде про­стых жиров (глицерин и высшие кислоты) и сложных липидов (фосфолипиды).

Значительная часть липидов находится в комплексной связи с белками и углеводами. Они являются необходимыми компонен­тами цитоплазматической мембраны и клеточной стенки и вы­полняют роль запасных питательных веществ; энергетического ма­териала; фактора устойчивости микроорганизмов к действию внешней среды (спора, клеточная стенка микобактерий).

Минеральный составмикроорганизмов представлен большей частью элементов таблицы Менделеева. Минеральные вещества входят в состав различных клеточных структур бактерий. Общее их содержание в расчете на зольный остаток после сжигания бак­терий составляет 2—30 % и зависит от вида и той питательной среды, в которой выращивались бактерии.

В составе золы бактерий преимущественно определяются окиси металлов - Р₂0₅, (9-50 %), Nа₂0 (11-33 %), К₂О (7-25 %), Мg0 (0,1-9 %), СаО (7-12 %), в виде неорганических примесей — также Si, Сl, Аl, Сu, Мnи др.

Основное назначение минералов

1. Регуляторы осмотического давления, рН, окислительно-восстановительного потенциала.

2. Катализаторы активности бактериальных ферментов.

3. Обязательная составная часть главных органоидов бактери­альной клетки, ответственных за ее жизнедеятельность и жизне­способность, так:

P - составная часть нуклеиновых кислот;

Fе — компонент цитохромоксидазы, каталазы, пероксидазы;

52

Сu— составляющая дыхательных ферментов;

S— неорганический компонент белков и аминокислот.

Ростовые вещества — факторы роста, биоактиваторы — важ­нейшие регуляторы обменных процессов, роста и размножения микроорганизмов. В зависимости от фактора роста микрооргани­змы подразделяются на:

прототрофы— способные синтезировать все необходимые для Сроста и размножения органические соединения;

ауксотрофы— их рост и размножение невозможны при от-cутствии вещества, которое бактериальная клетка не способна или утратила способность синтезировать.

Непременным условием роста и размножения ауксотрофов является обязательное присутствие в среде обитания необходимого вещества. К факторам роста относятся, прежде всего, витамины (В₁— тиамин, В₂— рибофлавин, В₆— пиридоксин, Н — биотин, В₁₂— цианкобаламин, РР — никотиновая кислота, витамин К₁— филлохинон). Ауксотрофы нуждаются также в поступлении извне определенных аминокислот. Для каждого представителя ауксо-трофов такая аминокислота строго определенная и незаменимая. Потребность микроорганизмов в факторах роста не является постоянной и может изменяться в зависимости от:

условий культивирования.Так, плесневый гриб Мuсоr rouuuxii нуждается в витаминах В₁, В₆лишь при росте в анаэробных усло-виях, а в аэробных условиях эти витамины он синтезирует самос­тоятельно;

химического состава окружающей среды.Большинство вита-минов входит в состав коферментов, поэтому микроорганизмы могут обойтись без необходимых витаминов, если продукты соот-ветствующей ферментативной реакции содержатся в самой среде.

Таким образом, потребность в витаминах выражает иногда потребность в недостающем ферменте или продуктах его актив-кности.

Пример. Возбудитель дифтерии нуждается в пантотеновой кислоте. Одновременно известно, что пантотеновая кислота синтезируется из пантоевой кислоты и β-аланина. Поэтому потребность дифтерийной палочки в пантотеновой кислоте можно удов-летворить, внеся в питательную среду β-аланин.

ПИТАНИЕ БАКТЕРИЙ

Для роста и размножения микроорганизмов необходи­мы источники питания. Питание обеспечивает бактериальную клет|ку пластическим материалом для самовоспроизведения и энергией. Однако при наличии необходимых источников энергии и питания скорость размножения микроорганизмов в значительной мере

53

зависит от условий среды. Поэтому механизмы клеточной само­регуляции можно условно разделить на две основные группы: не­специфические механизмы регуляции роста и размножения; спе­цифические механизмы саморегуляции.

К группе неспецифическихмеханизмов относится совокупность действия различных физико-химических факторов, регулирующих общую скорость всех основных процессов жизнедеятельности:

температура, рН, концентрация ионов, степень обеспечения сре­ды кислородом и т. д.

Таким образом, эту форму регуляции можно определить еще как неконтролируемую со стороны клетки,то есть характеризую­щую действие факторов внешней среды.

Специфическиемеханизмы обменных процессов бактериаль­ной клетки возникли из неспецифических и обязательно включа­ют их в себя, однако, представляют более сложную форму взаи­мосвязи.

Основу специфической саморегуляции живых систем состав­ляет ферментсубстратная реакция.

Бактериальная клетка имеет обширный спектр ферментов. Например, в геноме Е.соli штамм К-128 содержится информа­ция, достаточная для кодирования около 4000 индивидуальных белков.

Способы питания микроорганизмов определяются в зависи­мости от источника энергии; донора водорода (электронов); ис­точника углерода.

Источник энергии.По этому показателю отмечают два глав­ных типа метаболизма:

1. Фототрофные бактерии, использующие в качестве источ­ника энергии для роста электромагнитное излучение (свет). Сре­ди них различают:

анаэробные фототрофные бактерии, не выделяющие молеку­лярный кислород;

аэробные фототрофные бактерии (водоросли), выделяющие на свету кислород.

2. Хемотрофные (хемосинтезирующие) бактерии, получающие энергию в результате окислительно-восстановительных реакций с участием субстратов, которые служат для них источником пи­тания.

Доноры водорода.По этому критерию бактерии подразделя­ются на:

метатрофные, использующие в качестве доноров электронов неорганические элементы (H₂, NH₃, НS, S, СО,Fe²⁺ и др.);

органотрофные, для которых донорами водорода (электронов) служат органические соединения.

Источники углерода.По этому показателю бактерии подраз­деляются на:

54

аутотрофные, получающие углерод путем фиксации СО₂из воздуха;

гетеротрофные, которые усваивают углерод из органических соединений.

Гетеротрофы делятся на сапрофитов и паразитов.

Сапрофиты (от лат. saprophyticus) — произрастающие за счет мертвых субстратов.

Паразиты — живущие за счет органических соединений че­ловека и животного. Именно к ним относятся возбудители ин­фекционных заболеваний человека и животных. Признак пара­зитизма может быть абсолютным (облигатным) и относительным (условная патогенность).

Механизмы питания.Первооснову механизма питания бакте­рий составляет разница осмотического давления, основанная на различии концентраций между питательной средой и цитоплазматическим составом бактериальной клетки. Принципиальное значение для понимания механизмов питания имеет то, что их внутриклеточное осмотическое давление, как минимум, в два раза ниже, чем у клетки животного происхождения.

Согласно законам физической химии, при разнице осмоти­ческого давления жидкость движется в сторону более высокой концентрации, а растворенное в ней вещество — в сторону мень­шей концентрации.

Молекула растворенного вещества может пройти через ци-топлазматическую мембрану, если на нее действует какая-нибудь сила или существуют механизмы, которые обеспечивают перенос этой молекулы через мембрану. Поэтому различают следующие механизмы питания.

1. Пассивная диффузия —перенос питательных веществ в клетку за счет разности концентраций по обе стороны цитоплазматической мембраны. Наблюдается в основном при поступлении в бак­териальную клетку воды. Другие молекулы за счет пассивной диф­фузии практически не попадают.

2. Облегченная диффузия(перенос «по течению») — прохож­дение большинства растворенных веществ через цитоплазматическую мембрану осуществляется за счет их захвата на внешней и переноса к внутренней поверхности мембраны молекулами-пе­реносчиками, которые называются пермеазами. Они характери­зуются разной степенью специфичности к веществам.

3. Активный перенос —против градиента концентрации, то есть «против течения», осуществляется со значительным расходо­ванием энергии АТФ, выделяемой в процессе метаболизма.

Пример. Е.соli активно поглощает О₂. Прохождение одной молекулы кислорода через цитоплазматическую мембрану связа­но с расходом одной молекулы АТФ.

55

4. Транслокация радикалов —перенос химически измененных молекул, которые в целом виде не способны пройти через ци-топлазматическую мембрану. Экзоферменты фрагментируют их до единичных радикалов, каждый из которых по отдельности пермеазы переносят через цитоплазматическую мембрану внутрь клет­ки, где происходит ресинтез этого соединения.

ФЕРМЕНТЫ БАКТЕРИЙ

Ферментные системы бактериальной клетки условно классифицируются на следующие основные группы:

системы, обеспечивающие активный транспорт питательных веществ в клетку из окружающей среды,— пермеазы;

системы, регулирующие превращение энергии в клетке;

системы, осуществляющие биосинтез аминокислот и нуклеотидов, то есть предшественников белков и нуклеиновых кислот;

системы, обеспечивающие собственно синтез белков и нукле­иновых кислот;

системы, регулирующие репликацию и сегрегацию хромосом, то есть деление ядерного аппарата;

системы, регулирующие собственно клеточное деление;

системы биосинтеза липидов, полисахаридов и клеточных мембран.

Согласованное взаимодействие этих систем и составляет сущ­ность процессов клеточной саморегуляции. Решающее значение при этом имеют:

согласованность скоростей реакций;

строгое соблюдение последовательности их включения;

регулирование количественного и качественного состава фер­ментов.

Конечным результатом регуляции биосинтетических процес­сов в клетке является воспроизведение потомства, а показателем сбалансированности — скорость роста бактерий.

По характеру контролируемых реакций бактериальные фер­менты подразделяются на такие основные группы:

гидролазы,осуществляющие гидролиз (эстеразы, протеазы, нуклеазы);

трансферазы,обеспечивающие катализ путем переноса опре­деленных радикалов от одной молекулы к другой;

окислительные ферменты(оксидоредуктазы), катализирующие процессы окисления — восстановления (оксидазы, пероксидазы, каталазы);

изомеразыирецемазы,играющие роль в углеводном обмене;

лиазы,обеспечивающие ферментацию негидролитическим путем определенных химических групп;

лигазы,регулирующие биосинтетические реакции клетки.

56

Наряду с ферментами обмена патогенные бактерии имеют фер­менты агрессии, определяющие факторы их вирулентности: гиа-луронидазу, коагулазу, коллагеназу, нейраминидазу, дезоксири-бонуклеазу.

В зависимости от постоянства присутствия в бактериальной клетке и обязательности участия в ее клеточном обмене фермен­ты подразделяются на:

конститутивные,которые постоянно находятся в клетке не­зависимо от условий ее существования,— это основные ферменты клеточного обмена (липазы, протеиназы и др.);

адаптивные(индуцибельные) — синтезируются только при наличии в среде соответствующего субстрата.

В зависимости от точки приложения действия бактериаль­ные ферменты подразделяются на экзоферменты и эндоферменты. Экзоферментывыделяются клеткой во внешнюю среду, где производят расщепление сложных соединений (белков, жиров, углеводов) до более простых, доступных усвоению клет­кой.

Эндоферментысодержатся внутри клетки, осуществляют плас­тическую функцию и синтез сложных соединений в клетке.

Поскольку ферменты бактерий обладают высокой специфич­ностью, именно это свойство широко используется для иденти­фикации микроорганизмов.

ДЫХАНИЕ БАКТЕРИЙ

Необходимую для жизнедеятельности энергию бакте­риальная клетка получает за счет экзотермических химических реакций окисления различных химических соединений, обладаю­щих запасами потенциальной энергии.

Сущность процесса дыхания бактерий заключается в проте­кании биохимических реакций, в результате которых образуется АТФ,являющаяся универсальным переносчиком химической энергии между взаимопротивоположными процессами выделе­ния и потребления энергии.

Таким образом, под термином «дыхание» подразумевается окисление органических веществ клетки кислородом, в результа­те чего образуется конечный продукт — углекислый газ.

Одни бактерии для биохимических реакций окисления ис­пользуют свободный кислород. Такой тип дыхания называется аэробным.Микроорганизмы, осуществляющие аэробный тип ды­хания при наличии в атмосфере не менее 20 % кислорода, назы­ваются облигатными аэробами. 1

Другие бактерии получают энергию в результате окисленця, при котором в качестве акцепторов Н₂-электронов выступают не­органические соединения. Такой процесс называется анаэробным

57

дыханием. Различают два основных типа анаэробного дыхания:

нитратный и сульфатный.

При нитратном типе источником энергии является восста­новление нитратов до азота и аммиака.

Бактерии, использующие нитратный тип анаэробного дыха­ния, относятся к факультативным анаэробам.Среди них: кишеч­ная, дизентерийная, брюшнотифозная палочки, стафилококки, стрептококки и др.

При сульфатном типе в результате окисления соединений образуется сульфат, который восстанавливается до сероводоро­да. Бактерии, использующие сульфатный тип дыхания, относятся к облигатным анаэробам,не способным расти в присутствии кис­лорода, поскольку при аэробном дыхании водородные атомы за­кономерно связываются с кислородом, в результате чего образу­ется чрезвычайно токсичная для бактериальной клетки перекись водорода (Н^О,), которая инактивируется двумя основными фер­ментами — каталазой и пероксидазой.

Облигатные анаэробы не содержат каталазы. Поэтому при наличии кислорода образующаяся перекись водорода оказывает губительное действие на облигатный анаэроб. Среди облигат-ных анаэробов — возбудители столбняка, газовой гангрены, бо­тулизма.

Особую группу по типу дыхания составляют микроаэрофилы. При необходимости использования кислорода микроаэрофилы отличаются от облигатных аэробов тем, что кислород им необхо­дим в значительно меньшем количестве. К микроаэрофилам от­носятся актиномицеты, бруцеллы, лептоспиры.

РОСТ И РАЗМНОЖЕНИЕ БАКТЕРИЙ

По определению Э. Роуза, «рост — это координирован­ная репликация (воспроизведение) всех структур, органелл и ком­понентов клетки микроорганизма».

Иными словами, под ростом бактериальной клетки следует понимать увеличение массы ее цитоплазмы, которое происходит в результате синтеза клеточного материала в процессе питания. На рис. 6 представлена типичная кривая роста популяции бакте­рий, в которой различают четыре стадии: лаг-фаза; экспоненци­альная, или логарифмическая фаза; стационарная фаза; фаза от­мирания.

Лаг-фаза(4—5 часов) наступает после того, как в среду внесен посевной материал. Это период адаптации бактерий к питатель­ной среде, когда происходит дифференциальная активация экзо-и эндоферментов для последующего осуществления ферментсуб-стратной реакции. При стабильном содержании ДНК отмечается резкое повышение бактериального белка и РНК.

58

Рис. 6. Фазы роста популяции бактерий (по А. А. Во­робьеву и соавт., 1994)

время

Длительность лаг-фазы, как правило, непродолжительна, из­меряется часами и зависит от вида бактерий; кратности посева на данную среду; состояния культуры; температуры, используемой для выращивания; состава питательной среды.

При отсутствии видимых проявлений роста в лаг-фазе проис­ходит увеличение биомассы, в результате чего размер бактериальной клетки возрастает в несколько раз.

Достигнув определенного размера, «накопив» нужное коли­чество белка, РНК и ДНК, активировав экзо- и эндоферменты, бактериальная клетка начинает активно делиться. Размноже­ние бактерий происходит путем поперечного деления клетки (см. вкл. III).

С началом деления наступает следующая стадия — фаза ло­гарифмического роста(5—6 часов) — это фаза размножения, осу-ществляемая посредством бинарного деления материнской клетки на две дочерние. «Цепная» реакция прогрессивно ускоряющегося бинарного деления бактериальных клеток приводит к быстрому нарастанию бактериальной массы в питательной среде, интенсив­ному расходованию ее энергетического субстрата и накоплению продуктов бактериального метаболизма. В результате среда стано­вится все более неблагоприятной для дальнейшего роста и раз­множения бактерий.

В этот период наступает третья, стационарная, фаза роста,во время которой скорость размножения остается постоянной. В за­висимости от вида культивируемых бактерий может длиться дол­го, после чего наступает четвертая стадия — фаза отмирания,ха­рактеризующаяся прогрессивным отмиранием бактериальных клеток по логарифмическому типу. Продолжительность этой фазы — от 48 часов до нескольких недель.

Характер роста бактерий на жидких питательных средах раз­личен:

диффузное помутнение питательной среды;

образование пленки или осадка («придонный рост»);

рост в виде «комочка ваты».

59

Характер роста на жидкой питательной среде используется для дифференциации бактерий.

Для культивирования бактерий в лабораторных условиях при­меняют искусственные питательные среды различного состава.

Обычные, или простые питательные среды (мясо-пептонный агар, мясо-пептонный бульон) используются для культивирова­ния многих видов бактерий и приготовления сложных питатель­ных сред.

К сложным относятся элективные и дифференциально-ди­агностические питательные среды. Элективные среды обеспечи­вают развитие определенного вида микроорганизма, при этом сопутствующая микрофлора не вырастает или растет очень мед­ленно. Дифференциально-диагностические среды используются для изучения биохимических свойств микроорганизмов и дают возможность их дифференцировки по ферментативной актив­ности.

По консистенции питательные среды могут быть жидкие;

полужидкие (0,3-0,7 % агара); плотные (1,5-2 % агара).