- •Руководство
- •Основные этапы развития микробиологии
- •Принципы организации и оборудования микробиологической лаборатории, правила работы в ней
- •Раздел . Морфология микроорганизмов
- •Клеточная стенка
- •Химический состав клеточных стенок грамположительных и грамотрицательных прокариот
- •Цитоплазматическая мембрана
- •Периплазматическое пространство
- •Мезосомы
- •Цитоплазма
- •Метод окраски по Нейссеру
- •Нуклеоид
- •Капсула
- •Жгутики
- •Ворсинки (фимбрии, пили)
- •Светлопольная микроскопия
- •Темнопольная микроскопия
- •Фазовоконтрастная микроскопия
- •Люминесцентная микроскопия
- •Электронная микроскопия
- •Питание бактерий
- •Питание бактерий
- •Питательные среды
- •Условия культивирования бактерий
- •Дыхание бактерий
- •Дыхание бактерий
- •Ферменты бактерий
- •Культуральные свойства бактерий
- •Выделение чистых культур микроорганизмов
- •Особенности культивирования отдельных групп прокариот
- •Действие физических факторов на микроорганизмы
- •Методы стерилизации
- •Действие химических факторов на микроорганизмы
- •Раздел III. Экология микроорганизмов
- •Микрофлора почвы
- •Санитарно-бактериологическое исследование почвы
- •Микрофлора воды
- •Санитарно-бактериологическое исследование воды
- •Нормативы качества питьевой воды
- •Микрофлора воздуха
- •Санитарно-бактериологическое исследование воздуха
- •Критерии оценки воздуха жилых помещений
- •Критерии оценки воздуха лечебно-профилактических учреждений
- •Микрофлора организма человека
- •Микрофлора кожи
- •Санитарно-бактериологическое исследование кожи
- •Микрофлора полости рта
- •Микрофлора желудочно-кишечного тракта
- •Микрофлора дыхательных путей
- •Микрофлора конъюнктивы
- •Микрофлора уха
- •Микрофлора мочеполовой системы
- •Значение нормальной микрофлоры организма человека
- •Дисбиоз
- •Микрофлора пищевых продуктов
- •Санитарно-бактериологическое исследование пищевых продуктов
- •Микрофлора лекарственных растений, лекарственного сырья и готовых лекарств
- •Микрофлора растительного лекарственного сырья
- •Микрофлора готовых лекарственных форм
- •Санитарно-бактериологические методы исследования в аптеках
- •Санитарная микробиология, её задачи
- •Влияние биологических факторов на микроорганизмы
- •Раздел IV. Генетика микроорганизмов Генетическая система бактерий
- •Репликация бактериальной днк
- •Транскрипция
- •Регуляция выражения генетической информации у бактерий
- •Перенос генетического материала бактерий
- •Генетическая изменчивость бактерий
- •Фенотипическая изменчивость бактерий
- •Методы изучения генетики бактерий
- •Применение генетических методов в диагностике инфекционных заболеваний
- •Зонд с меткой
- •Раздел V. Инфекция Инфекция. Факторы инфекционного процесса. Основные формы инфекции
- •Основные источники инфекции. Пути и способы заражения. Ворота инфекции.
- •Периоды инфекционного процесса.
- •Понятие о патогенности и вирулентности бактерий. Токсины.
- •Моделирование инфекционного процесса на лабораторных животных.
- •Раздел VI. Иммунология инфекционного процесса Общая характеристика, виды и формы иммунитета
- •Факторы и механизмы неспецифической противоинфекционной защиты
- •Слизистые оболочки
- •Лимфатические узлы
- •Воспаление. Фагоцитоз
- •Гуморальные факторы и методы их определения
- •Нормальные антитела
- •Комплемент
- •Мембраноатакующий комплекс
- •Пропердин
- •Лизоцим
- •Бактерицидная активность сыворотки
- •Интерферон
- •2,5-Олигоадени-
- •Антигены
- •Методы дезинтеграции микробов
- •Методы выделения клеточных компонентов
- •Антитела
- •Генетический контроль биосинтеза антител
- •Клеточная кооперация в иммунном ответе
- •Процессинг и презентация антигена
- •Корецепторы межклеточных взаимодействий
- •Клеточный тип иммунного ответа
- •Гуморальный (антительный) тип иммунного ответа
- •Особенности иммунитета при бактериальных, грибковых и протозойных инфекциях Антибактериальный иммунитет
- •Особенности иммунитета при грибковых заболеваниях
- •Особенности иммунитета при протозойных заболеваниях
- •Серологические методы исследования
- •Реакция агглютинации (ра)
- •Реакция преципитации (рп)
- •Реакция кольцепреципитации
- •Радиальная иммунодиффузия по Манчини
- •Реакция иммуноэлектрофореза (иэф)
- •Реакция связывания комплемента (рск)
- •Реакция непрямой гемагглютинации(рнга)
- •Реакция гемагглютинации (рга) и реакция торможения гемагглютинации (ртга)
- •Реакция иммунофлуоресценции (риф)
- •Радиоиммунологический анализ (риа)
- •Иммуноферментный метод (ифа)
- •Раздел VII. Основы вирусологии Морфология и методы исследования вирусов
- •Кислота
- •Физиология вирусов
- •Цитоплазма
- •Методы культивирования и индикации вирусов
- •Генетика вирусов
- •Противовирусный иммунитет
Нуклеиновая
кислотаКислота
Капсомеры
Капсид
Суперкапсид
А Б
Б
Суперкапсид (гликопротеиновые шипы)
Нуклеиновая
кислота
кислота
Капсомеры
В
Г
Рис. 53. Строение и основные типы симметрии вирусов. А – безоболочечный вирус с икасаэдрическим типом симметрии; Б – оболочечный вирус с икасаэдрическим типом симметрии; В – безоболочечный вирус со спиральным типом симметрии; Г – оболочечный вирус со спиральным типом симметрии. (Медицинская микробиология Под редакцией Покровского В.И. и Поздеева О.К., М., 1998.)
Для определения размеров вирусных частициспользуют: фильтрование вируссодержащего материала через мембраны, ультрацентрифугирование, электрофорез, электронную микроскопию.
Фильтрование через коллодиевые мембраны. Метод основан на пропускании вируссодержащего материала через мембраны с известным размером пор. Размер вирусной частицы в данном случае определяется весьма приблизительно.
Осаждение при ультрацентрифугировании. Многие способы определения размеров вирионов основаны на анализе скорости их движения в суспендирующей жидкости. Частицы, взвешенные в жидкости, оседают с разной скоростью, благодаря чему компоненты взвеси можно быстро разделить центрифугированием. Скорость осаждения частицы прямо пропорциональна разности плотности частиц и жидкости, квадрату угловой скорости и квадрату радиуса окружности и обратно пропорциональна вязкости жидкости. Скорость осаждения зависит от формы оседающих частиц. Сферическая частица радиуса r, находящаяся в жидкости с плотностьюd0, будет седиментировать в гравитационном поле или поле центробежных сил, если плотность частицыdбольше, чемd0.
r=√9vŋ 2с(d-d0), где
r – радиус частицы, v – скорость осаждения частицы, ŋ – вязкость среды, с – центробежное ускорение, d – плотность частицы, d0– плотность жидкости. Это равенство вытекает из формулы Стокса и описывает движение сферических частиц в жидкости при идеальных условиях. ВеличинаS=v/sназывается константой седиментации и характеризует поведение данной частицы в данной среде при данной температуре. Константа седиментации выражается в единицах Сведберга, одна единица Сведберга соответствует скорости седиментации в воде при 200С под действием единицы центробежной силы. Так как центробежная сила, плотность среды и ее вязкость могут быть измерены, то можно определить радиус и массу сферической частицы при условии, если мы сможем измерить ее плотность и скорость осаждения в центрифуге. Вирусы хорошо седиментируют в скоростных ультрацентрифугах (60000 об/мин и выше). Используя аналитические роторы, в которых луч видимого или ультрафиолетового света проходит через центрифужные ячейки с прозрачными стенками, можно проводить измерения при движении центрифуги. При седиментации однородной популяции светопоглощающих частиц (вирионов) образуется резкая подвижная граница, положение которой определяют либо непосредственно путем измерения поглощения света, либо по положению области, где показатель преломления жидкости резко изменяется.
Прямое исследование в электронном микроскопе. Электронная микроскопия – наиболее широко применяемый метод определения размеров вирусных частиц. Для этого увеличение на электронных микрофотографиях должно быть откалибровано с использованием внутреннего маркера. С этой целью можно использовать частицы вируса табачной мозаики, имеющие среднюю длину 300 нм и шаг спирали 2,3 нм; сывороточный альбумин – 5 нм; глобулин – 7 нм; гемоцианин – 23 нм. Метод исключительно быстр, прост и позволяет судить не только о размере вирионов, но отчасти об их форме и характере симметрии.
Методы изучения морфологии вирусных частиц.Детали структуры вируса можно различить только в электронном микроскопе (рис. 54). Широко используется метод негативного контрастирования. Он сводится к смешиванию суспензий вирусных частиц с раствором соли тяжелого металла, нанесению тонкого слоя полученной суспензии на сетку из вольфрамовой пленки и высушиванию полученного препарата. Соль образует плотный слой, на фоне которого материал выглядит сравнительно прозрачным. Обычно соль проникает в различные компоненты вирусной частицы неодинаково, благодаря чему возникает достаточный контраст, способствующий выявлению тончайших деталей структуры вирусной частицы.К числу соединений, наиболее широко применяемых для негативного контрастирования, относятся уксуснокислый и муравьинокислый уранил, кремневольфрамовокислый натрий и молибдат аммония, натриевая или калиевая соль фосфорновольфрамовой кислоты (ФВК).
А Б
Рис. 54. Вид аденовируса (А) при электронной микроскопии (ув. 600000 раз) и его модель (Б). (Авакян А.А., Быковский А.Ф., М .,Атлас анатомии и онтогенеза вирусов человека и животных, 1970).
Важные сведения о структуре и морфогенезе вирусов дает также метод тонких срезов, используемый для изучения препаратов вирусов, находящихся в осадке. Для того чтобы установить локализацию специфических белков в вирусной частице используют вспомогательные методы, например радиоавтографию, обработку тонких срезов мечеными антителами.
В ряде случаев используется действие на вирионы поверхностно-активных веществ. При этом оценивают формы, оставшиеся после обработки и делаются выводы о том, какие компоненты из структуры были удалены.
Для изучения вирусных нуклеиновых кислот используют методы гибридизации нуклеиновых кислот.
Изучение физико-химических свойств вирусов
Электрофорез. Электрофоретические методы позволяют определить специфическую физическую характеристику вирусной частицы – относительную электрофоретическую подвижность под влиянием электрического поля. В противоположность коэффициентам седиментации и диффузии эта величина практически не зависит от массы частицы и основывается главным образом на суммарном заряде поверхности частицы. Расчет константы электрофоретической подвижности производится по формуле:
U=χ . q . s ,
i.t
где χ – удельная проводимость, в Ω-1.см-1; q – поперечное сечение электрофоретической колонки, в см;s– путь, пройденный частицей;i– сила тока в А;t– время пробега в сек. Подвижность выражается в см2/вольт/сек.
Классический метод электрофореза, или метод движущейся границы Тизелиуса, широко используемый для анализа белков применяется для физико-химической характеристики вирусных частиц – определения изоэлектрической точки и электрофоретической подвижности.
Фронтальный электрофорез – единственный метод, позволяющий определить электрофоретическую подвижность и изоэлектрическую точку с очень высокой точностью. Кроме того, этот метод широко используется при исследовании гомогенности и степени чистоты вирусных препаратов.
Еще более разрешающий метод – метод зонального электрофореза в градиенте плотности и в гелях. Его используют не только для изучения специфической электрофоретической подвижности вирусов, их дифференцировки и идентификации, но и для выделения генетически однородных штаммов и изучении изменчивости микроорганизмов.
Методы фракционирования вирусов. Эти методы позволяют проводить дезинтегрирование вирусных частиц на отдельные компоненты и их фракционирование. Выделенные компоненты в дальнейшем можно подвергнуть биохимическому анализу с целью изучения их тонкой структуры и свойств. Фракционирование компонентов вирусной частицы осуществляется при помощи центрифугирования в зональном и равновесном градиентах плотности, зонального электрофореза и хроматографии.
Хроматография. Для очистки и фракционирования вирусов применяют три типа хроматографии: адсорбционную, ионообменную и молекулярно-ситовую.
Метод адсорбционной хроматографии основан на различной степени адсорбции компонентов смеси при фильтровании через неподвижный твердый адсорбент. Решающее значение имеют поверхностные свойства вирусной частицы и адсорбента, а также состав буфера, в котором суспендирован вирус. При элюировании соответствующим буфером вирусные частицы можно отделить от примесей. В качестве адсорбентов для наполнения хроматографических колонок в вирусологической практике чаще всего используют фосфат калия и гидроксилапатит.
При ионообменной хроматографии вирусы пропускают через ионообменник. Ионообменниками называют такие соединения, которые содержат фиксированные функциональные группы и подвижные противоионы. Последние могут обратимо обмениваться с другими ионами того же заряда, не изменяя физические свойства нерастворимой матрицы. Ионообменниками могут быть органические и неорганические соединения. В качестве матрицы могут быть использованы алюмосиликаты, синтетические смолы, полисахариды, белки и целлюлоза.
Метод молекулярно-ситовой хроматографии основан на способности пористых материалов, работающих по принципу «обратных молекулярных сит», разделять смесь веществ по размеру и молекулярному весу компонентов. В качестве таких пористых материалов применяют гранулированные гели полисахаридов (сефадексы, агароза), полиакриламида (биогели) и пористое порошковое стекло. Метод подобного фракционирования обычно называют молекулярно-ситовой хроматографией, молекулярной фильтрацией или гельфильтрацией.