Вопрос 1

Систематика прокариот. Основные принципы классификации прокариотных микроорганизмов. Биогенетическая и нумерическая классификации. Определитель прокариот по Берджи. Таксономические категории: семейство, род, вид, биовар, серовар, фаговар.

Ответ на 1 вопрос

Для характеристики организмов используют разнообразные признаки: морфологические, цитологические, культуральные, физиологические, биохимические, иммунологические и др.

Основной таксономической категорией является вид. По современным представлениям, вид — это группа близких между собой организмов, имеющих общий корень происхождения и на данном этапе эволюции характеризующихся определенными морфологическими, биохимическими и физиологическими признаками, обособленных отбором от других видов и приспособленных к определенной среде обитания.

Виды объединяют в таксоны более высокого порядка — роды, роды — в семейства, далее следуют порядки, классы, отделы, царства. В микробиологии употребляются такие термины, как "штамм" и "клон". Под штаммом понимают бактериальные культуры одного вида, выделенные, например, из разных мест обитания. Различия между штаммами не выходят за пределы вида. Клон — еще более узкое понятие, это культура, выделенная из одной клетки.

Существуют 2 типа систематики биологических объектов:

· филогенетическая, или естественная, в основе которой лежит установление родственных (генетических, эволюционных) связей между организмами;

· практическая, или искусственная, цель которой — выявление степени сходства между организмами для быстрой их идентификации и установления принадлежности к определенным таксонам.

Прокариоты - доядерные организмы, клетки которых не имеют оформленного, ограниченного мембраной ядра. К прокариотам относятся все бактерии. Генетический материал у прокариот представлен примитивной хромосомой, состоящей из одной расположенной в цитоплазме и замкнутой в кольцо молекулы ДНК. У них нет митохондрий, эндоплазматической сети, аппарата Гольджи

Согласно определителя Берджи (на основе строения клеточной стенки и отношение к окраске по Граму) бактерии разделены на 4 категории:

I - грамотрицательные эубактерии

II - грамположительные эубактерии

III - эубактерии, лишенные клеточной стенки - микоплазмы

IV - археобактерии

Многие виды бактерий подразделяют по одному признаку на биологические варианты — биовары. Биовары, различающиеся по биохимическим свойствам, называют хемоварами, по антигенным свойствам — сероварами, по чувствительности к фагу — фаговарами. Нумерическая таксономия признает равноценность всех фенотипических признаков. Для ее применения необходимо иметь информацию о многих десятках признаков. Видовая принадлежность исследуемого микроорганизма устанавливается по числу совпадающих признаков. Расчеты проводятся с помощью компьютера. Трудности получения информации о многочисленных признаках исследуемого микроорганизма ограничивает возможность применения нумерической таксономии.

Вопрос 2. Морфология бактерий. Основные морфологические свойства. Методы изучения морфологии прокариот. Применение в медицинской практике.

Бакте́рии — домен прокариотных микроорганизмов, чаще всего одноклеточных

По форме выделяют следующие основные группы микроорганизмов:

Шаровидные или кокки (подразделяются на микрококки (отдельно лежащие кокки), диплококки (парные кокки), стрептококки (цепочки кокков), стафилококки (имеющие вид виноградных гроздьев), тетракокки (образования из четырех кокков) и сарцины (пакеты из 8 или 16 кокков).

Палочковидные (Монобактерии – расположены отдельными клетками,Диплобактерии – расположены по две клетки,Стрептобактериии – после деления образуют цепочки клеток.)

Извитые (Вибрионы – изогнутость тела не превышает одного оборота,Спирохеты – изгибы тела в один или несколько оборотов.)

Размеры бактерий колеблются от 0,1 до 10 мкм. В состав бактериальной клетки входят капсула, клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана и цитоплазма, в которой содержатся нуклеоид, рибосомы и включения .Некоторые бактерии снабжены жгутиками (рис. 13) и ворсинками. Ряд бактерий образуют споры, которые располагаются терминально, субтерминально или центрально .

Клеточная стенка - располагается над цитоплазматической мембраной,главным компонентом которой является пептидогликан(состоящий из чередующихся субъединиц N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты, соединенных гликозидными связями)

Клеточная стенка у бактерий выполняет в основном формообразующую и защитную функции, обеспечивает ригидность, формирует капсулу, определяет способность клеток к адсорбции фагов.

Цитоплазматическая мембрана состоят из двойного слоя фосфолипидов, куда включены интегральные и неинтегральные , отсутствие стеролов

• Мезосомы – инвагинации ЦПМ внутрь цитоплазмы.

Цитоплазма бактериальной клетки ограничена от клеточной стенки цитоплазматической мембраной (ЦПМ). ЦПМ состоит из двойного слоя фосфолипидов, пронизанных белковыми молекулами.

Рибосомы прокариот имеют константу седиментации 70 S. Они построены из двух частиц: 30 S (малая субъединица) и 50 S (большая субъединица)

Нуклеоид - ядерный аппарат бактерий представлен одной двунитевой молекулой ДНК замкнутой в кольцо,располагается в цитоплазме,не содержит белков гистонов

Жгутики выполняют роль органа движения,представляют собой нитевидные Придатки,состоящие из белка флагеллина.Состоит из базального тельца (состоящего из системы дисков и крючка) , к которому прикреплена жгутиковая нить.

Ворсинки (фимбрии и пили) - состоят из белка пилина.Играют важную роль в процессах взаимодействия бактерий с макроорганизмом.

Капсула - располагается поверх клеточной стенки.Защищает бактериальную клетку от механика кого повреждения,высыхания,ядовитых веществ,бактериофагов

Споры

Для изучения морфологии бактерий из них готовят нативные (прижизненные) препараты и фиксированные мазки, которые окрашивают анилиновым красителем. В основе окраски лежат сложные химические и физико-химические реакции. Протоплазма бактерий, особенно в фиксированных мазках, обладает сродством к основным красителям. Поэтому для их окраски используют главным образом основные красители: метиленовый синий, кристаллический фиолетовый, везувин и др. Для выявления различных структурных элементов в бактериальной клетке применяют нейтральные и кислые краски.

Различают простые и сложные методы окраски (по Граму, Цилю —Нельсену и др.)

Методы изучения морфологии прокариот

микроскопический метод: световая, фазово-контрастная, флуоресцентная, электронная;

культуральный метод (бактериологический, вирусологический);

биологический метод (заражение лабораторных животных);

молекулярно-генетический метод (ПЦР - полимеразная цепная реакция)

серологический метод - выявления антигенов микроорганизмов или антител к ним

Применение в медицинской практике (не нашел): идентификация микроорганизмов, разработка вакцин.

Вопрос 3. Микроскопические методы изучения живых микроорганизмов. Метод темнопольной микроскопии. Отличие «темного поля» от «затемненного». Метод фазово-контрастной микроскопии. Практическое применение.

Ответ: Из живой культуры готовят нативные препараты «висячая капля» (препарат на покровное стекло и затем каплей вниз на лунку специального предметного стекла) и «раздавленная капля» »(капля культуры +покровное стекло).

1 . Микроскопия в затемненном поле зрения: опускаем конденсор и сужаем диафрагму, что позволяет уменьшить интенсивность освещения препарата. Наблюдение движения бактерий, а также грибы и простейшие.

2. Темнопольная микроскопия. Основана на освещении препарата лучами, идущими в косом направлении и не попадающими в объектив, что делает поле зрения темным. В объектив попадают только те лучи ,которые отражаются от имеющихся в препарате микробных клеток, и на общем Темном фоне хорошо видны яркие светящиеся изображения объектов. Освещение препарата косыми лучами создается с помощью темнопольного конденсора с затемненной центральной частью и боковой зеркальной поверхностью. Такой конденсора задерживает центральные лучи ,а краевые лучи отражаются от зеркальной поверхности, далее встречая на пути микробные клетки ,отражаются от них и попадают в объектив. Видны контуры бактерий но внутренние структуры не различимы. Изучаем подвижность (спирохеты,).

3. Метод фазово-контрастной микроскопии. Универсальный метод микроскопии живых неокрашенных микроорганизмов. Хорошая разрешающая способность. Основной метод изучения микоплазм и L-форм. Метод основан на превращении оптическими средствами фазовых колебаний в амплитудные (неокрашенные микроорганизмы являются «фазовыми»-малоконтрастными). Для фазово-контрастной микроскопии используют обычный микроскоп и дополнительное фазово-контрастное устройство, а также специальные осветители. В результате: на ярко освещенном поле зрения видны контрастные изображения живых, неокрашенных объектов с хорошо различимой внутренней структурой, и подвижность микроорганизмов. Позволяет изучать преператы крови.

Вопрос 4. Методы микроскопии препаратов из живых и фиксированных бактерий. Техника микроскопии с иммерсионной системой. Темнопольная и фазово-контрастная микроскопия, микроскопия в затемнённом поле (сущность, цель, применение в медицинской практике).

К методам микроскопии препаратов из жывых (см. вопрос 3) и фиксированных бактерий относят:

• Светлопольная микроскопия (Предельная разрешающая способность микроскопа 0,2 мкм.)

- сухая (обычная)

- иммерсионная (Иммерсионная (погружная) система применяется для исследования микроорганизмов. Преимущество этой системы по сравнению с сухой заключается в том, что между стеклом и линзой устанавливается однородная (гомогенная) среда (стекло препарата+ + масло) с одинаковым показателем преломления. Поэтому падающие лучи, не подвергаясь преломлению и изменению направления, попадают в объектив, и этим достигается наилучшее освещение мельчайших объектов

• Ультрафиолетовая микроскопия (Метод наблюдения в ультрафиолетовых (УФ) лучах позволяет увеличить предельную разрешающую способность микроскопа)

• Люминесцентная микроскопия (Основана на использовании явления люминесценции (флюоресценции, холодного свечения) – способности некоторых веществ флюоресцировать, т. е. на доли секунд поглощать падающие на них УФ или коротковолновые (сине-фиолетовые) лучи, а затем снова испускать свет.

• Микроскопия в темном поле зрения (см. вопрос 3.)

• Фазово-контрастная микроскопия (см. вопрос 3.)

• Методы электронной микроскопии (Регистрируя углы рассеяния, интенсивность излучения и энергии вторичных электронов, можно изучать не только рельеф поверхности, но и химический состав образца, а также структуру образца в приповерхностном слое (десятки и сотни нанометров).