Основы микробиологии
На данном сайте Вам предлагается краткий теоретический курс по дисциплине "Основы микробиологии, вирусологии, иммунологии", созданный в соответствии с Государственным образовательным стандартом среднего профессионального образования по специальности 0406 Сестринское дело, и рекомендуется для студентов медицинских колледжей и всех интересующихся данной дисциплиной.
Микробиология относится к наукам, которые объясняют природу многих заболеваний, решает вопросы диагностики, профилактики и лечения этих заболеваний. Дисциплина "Основы микробиологии, вирусологии, иммунологии" является достаточно сложной для изучения, поэтому данный краткий курс должен помочь, в первую очередь студентам, на начальных этапах овладеть этими знаниями.
Данный курс включает:
Раздел 1. Основы медицинской бактериологии и микологии.
Тема 1. Введение. Предмет и задачи микробиологии. Классификация микроорганизмов.
Тема 2. Основы морфологии бактерий.
Тема 3. Физиология и биохимия бактерий. Строение и классификация грибов.
Тема 4. Знакомство с микробиологической лабораторией. Микроскопические методы исследования морфологии бактерий и грибов.
Тема 5. Бактериологические методы исследования.
Правила отбора и доставки материала в лабораторию.
Раздел 2. Основы медицинской паразитологии.
Тема 6. Предмет и задачи паразитологии. Простейшие.
Тема 7. Гельминты.
Тема 8. Членистоногие.
Тема 9. Паразитологические методы исследования. Лабораторная диагностика инвазий.
Раздел 3. Основы медицинской вирусологии.
Тема 10. Основы вирусологии. Бактериофагия.
Тема 11. Вирусологические методы исследования.
Раздел 4. Основы общей микробиологии.
Тема 12. Генетика микроорганизмов и генная инженерия в медицинской микробиологии.
Тема 13. Основы экологической микробиологии. Микрофлора тела здорового человека.
Тема 14. Действие физических, химических и биологических факторов внешней среды на
микроорганизмы.
Тема 15. Микробиологические основы химиотерапии и химиопрофилактики инфекционных болезней.
Тема 16. Методы стерилизации и дезинфекции. Определение чувствительности микроорганизмов к антибиотикам.
Раздел 5. Основы инфектологии и эпидемиологии.
Тема 17. Учение об инфекции. Патогенность микроорганизмов.
Тема. 18. Основы эпидемиологии. Основы клинической микробиологии.
Тема 19. Микробиологические основы борьбы с внутрибольничными инфекциями.
Раздел 6. Основы иммунологии.
Тема 20. Понятие об иммунологии. Неспецифические факторы защиты организма человека.
Тема 21. Антигены.
Тема 22. Иммунная система организма человека. Антитела.
Тема 23. Формы иммунитета. Виды иммунитета.
Тема 24. Клиническая иммунология: аллергия, иммунодефицитные состояния.
Тема 25. Применение реакции антиген-антитело в медицинской практике (иммунодиагностика).
Тема 26. Иммуномикробиологические исследования. Реакции агглютинации и преципитации.
Тема 27. Реакции связывания комплемента. РИФ и ИФА.
Тема 28. Основы иммунотерапии и иммунопрофилактики.
Тема 29. Изучение препаратов, применяемых для иммунопрофилактики и иммунотерапии.
Тема 30. Основы иммунологии.
Тема 1. Введение. Предмет и задачи микробиологии.
Классификация микроорганизмов
Содержание:
Введение. Значение микроорганизмов в жизни человека.
Предмет и задачи медицинской микробиологии.
Роль и место микробиологии в подготовке медсестры.
История развития медицинской микробиологии.
Систематика и классификация микроорганизмов.
ВВЕДЕНИЕ. ЗНАЧЕНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА
Наша планета населена огромным числом живых существ. Одни из них составляют макромир – это животные, растения и другие видимые невооруженным глазом организмы. Микромир образуют мельчайшие организмы, которые мы можем рассмотреть только с помощью специальных оптических приборов. Микроорганизмы наиболее древняя форма жизни на Земле, они появились 3-4 млрд. лет тому назад. Их можно обнаружить в почве, в пыли, в воде, в воздухе, на покровах животных и растений, внутри организмов и даже в горячих источниках, в космосе.
Значение микроорганизмов
Бактерии и грибы разрушают органическое вещество и участвуют в круговороте веществ в природе.
Разлагая органические вещества, микроорганизмы являются причиной порчи продуктов.
Некоторые микроорганизмы в результате своей жизнедеятельности разрушают человеческие строения, чем наносят огромный ущерб.
Человек использует бактерии для очистки сточных вод.
Человек получает с помощью микроорганизмов множество незаменимых продуктов(хлеб и сыр, вино и кумыс, льняная пряжа).
Некоторые микроорганизмы являются причиной инфекционных заболеваний человека.
В кишечнике человекаи и других животных живут многие бактерии-симбионты, которые приносят огромную пользу организму.
Бактерии, живущие внутри организма, выделяют дополнительное тепло.
Человек заставил микробы вырабатывать бактериальные удобрения, антибиотики, витамины, препараты для защиты растений. Такое техническое использование микроорганизмов называется биотехнологией.
Методом генетической инженерии получают многие белковые биологические вещества, представляющие ценность для медицины.
ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ МЕДИЦИНСКОЙ МИКРОБИОЛОГИИ
Микробиология (греч.micros – малый, лат.bios – жизнь, logos- учение) – наука, предметом изучения которой являются микроскопические существа, называемые микроорганизмами, или микробами, их биологические признаки, систематика, экология, взаимоотношения с другими организмами, населяющими нашу планету, - животными, растениями и человеком.
Медицинская микробиология и иммунология тесно связаны со всеми медицинскими дисциплинами (инфектологией, терапией, педиатрией, хирургией, фтизиатрией, гигиеной, фармакологией и др.). Значительно возросла роль микробиологии, вирусологии и иммунологии в решении многих проблем здравоохранения.
Цель медицинской микробиологии – глубокое изучение структуры и важнейших биологических свойств патогенных микробов, взаимоотношения их с организмом человека в определенных условиях природной и социальной среды, совершенствование методов микробиологической диагностики, разработка новых, более эффективных лечебных и профилактических препаратов, решение такой важной проблемы, как ликвидация и предупреждение инфекционных болезней.
РОЛЬ И МЕСТО МИКРОБИОЛОГИИ В ПОДГОТОВКЕ МЕДСЕСТРЫ
Задачи, стоящие перед студентом, по изучению материала дисциплины: изучить биологию, классификацию, экологию паразитов человека, влияние их на организм человека, изучить структуру и функции иммунной системы человека. Получить представление о работе микробиологической лаборатории, о лабораторной диагностике инфекционных болезней. Изучить назначение и применение иммунобиологических препаратов.
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ МЕДИЦИНСКОЙ МИКРОБИОЛОГИИ
Медицинская микробиология развилась в результате изучения инфекционных болезней.
Историю становления медицинская микробиология как области медицины можно разделить на несколько периодов.
Открытие мира микробов. Открытие невыдимого мира стало возможным после изобретения увеличивающего оптического устройства. Первым, кому бесспорно удалось проникнуть в мир микробов, был Антони ван Левенгук.
Рис. 1. Левенгук Антони ван (1632-1723)
Эпоха Пастера и Коха. Середина XIX века явилась поворотным этапом в развитии микробиологии. Луи Пастер является основоположником микробиологии как науки. Его пионерские исследования о брожении, выяснении роли микробов в круговороте веществ в природе и самопроизвольном зарождении составили теоретическую базу современной микробиологии. Пастер установил, что в определенных условиях культивирования патогенные микробы теряют свою вирулентность. На основе этого открытия он создает вакцины. Успехи медицинской микробиологии в области этиологии инфекционных болезней обусловили необходимость изучения механизмов защитных реакций организма от инфекционных агентов. Первым ученым, показавшим, что многие клетки организма способны захватывать и переваривать чужеродные различные элементы, в том числе и бактерии, был И.И.Мечников. Такие клетки он назвал «фагоцитами», а открытое явление «фагоцитозом».
Рядом с именем Пастера встало имя Роберта Коха, выдающегося мастера прикладных исследований, он открыл возбудителя сибирской язвы, холеры, туберкулеза и других микроорганизмов.
Рис. 2. Пастер Луи (1822-1895), Мечников Илья Ильич (1845-1916), Кох Роберт (1843-1910).
Развитие микробиологии в первой половине XX века. Совершенствование уже известных бактериологических методов позволило выделить новые патогенные бактерии - бледную спирохету, лептоспиры, боррелии, риккетсии, хламидии и др. Были открыты фильтрующиеся инфекционные агенты - вирусы, L-формы бактерий, микоплазмы. Более интенсивно развивались прикладные аспекты иммунологии: были разработаны многие диагностические реакции. Широкое использование лечебных сывороток породило проблему анафилаксии и иммунопатологических реакций вообще.
Второй важной вехой этого периода явились становление и первые сенсационные успехи химиотерапии инфекционных болезней. Ее основные принципы заложили П.Л.Романовский и Пауль Эрлих, которого считают основоположником химиотерапии.
Современный период развития микробиологии. На рубеже середины столетия выход естественных наук на молекулярный уровень стимулировал дальнейшее развитие микробиологии, вирусологии и иммунологии. Создание электронного микроскопа сделало видимым мир вирусов и макромолекулярных соединений. Генетика бактерий пролила свет на когда-то запутанные проблемы их изменчивости, внесла поистине революционизирующий вклад в генетику в целом, «вскормила» целую область биохимии, что в значительной степени обусловило рождение молекулярной биологии. Расшифровка генома кишечной палочки сделала возможными искусственное конструирование генов и пересадку отдельных генов из одних клеток в другие. К настоящему времени генная инженерия внесла принципиально новые идеи и методы в производство широкого спектра биологически активных веществ.
В начинающемся ХХI в. микробиология составляет одно из основных направлений медицины, открывая новые горизонты для различных ее дисциплин.
СИСТЕМАТИКА И КЛАССИФИКАЦИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ
Базовая категория (таксон) биологической классификации, отражающая определенную стадию эволюции отдельной популяции организмов - вид.
Вид – эволюционно сложившаяся совокупность особей, имеющая единый генотип, который в стандартных условиях проявляется сходными морфологическими, биохимическими и другими признаками.
Принципы таксономии и номенклатуры микроорганизмов
Ж и в ы е о р г а н и з м ы (микроорганизмы)
Прокариоты:
Эубактерии
1. Грациликуты (тонкая клеточная стенка)
2. Фирмикуты (толстая клеточная стенка)
3. Тенерикуты (нет клеточной стенки)
Спирохеты, риккетсии, хламидии, микоплазмы, актиномицеты.
Архебактерии
4. Мендосикуты
Эукариоты: Животные Растения Грибы Простейшие
Неклеточные формы жизни: Вирусы Прионы Плазмиды
Категории таксономической иерархии.
Для микроорганизмов приняты следующие категории (таксоны) таксономической иерархии (по восходящей): Вид – Род – Семейство – Порядок – Класс – Отдел – Царство.
Названия видов биноминальны (бинарны), то есть обозначаются двумя словами. Первое слово обозначает Род и пишется с заглавной буквы, второе слово обозначает Вид и пишется со строчной буквы.
Специализированные термины:
Штамм - культура микроорганизмов, выделенная из определенного конкретного источника (организма или объекта окружающей среды).
Основы бактериологии
Тема 2. Основы морфологии бактерий.
Содержание:
Форма бактерий. Размер бактерий.
Строение бактериальной клетки.
Характеристика некоторых групп бактерий.
ФОРМА БАКТЕРИЙ. РАЗМЕР БАКТЕРИЙ.
Отдельным видам бактерий с достаточным постоянством присущи определенные формы и размер.
Выделяют три основные формы бактерий – шаровидные, палочковидные и извитые.
Шаровидные бактерии, или кокки
Форма шаровидная или овальная.
По характеру расположения клеток в мазках выделяют:
Микрококки – отдельно расположенные клетки.
Диплококки – располагаются парами.
Стрептококки – клетки округлой или вытянутой формы, составляющие цепочку.
Сарцины – располагаются в виде «пакетов» из 8 и более кокков.
Стафилококки – кокки, расположенные в виде грозди винограда в результате деления в разных плоскостях.
Рис. 1. Шаровидные бактерии (энтерококки). Электронная микрофотография (ЭМ).
Палочковидные бактерии
Форма палочковидная, концы клетки могут быть заостренными, закругленными, обрубленными, расщепленными, расширенными. Палочки могут быть правильной и неправильной формы, в том числе ветвящиеся, например у актиномицетов.
По характеру расположения клеток в мазках выделяют:
Монобактерии – расположены отдельными клетками.
Диплобактерии – расположены по две клетки.
Стрептобактериии – после деления образуют цепочки клеток.
Палочковидные бактерии могут образовывать споры: бациллы и клостридии.
Рис. 2. Палочковидные бактерии (кишечная палочка). ЭМ.
Извитые бактерии
Форма - изогнутое тело в один или несколько оборотов.
Вибрионы – изогнутость тела не превышает одного оборота.
Спирохеты – изгибы тела в один или несколько оборотов.
Рис. 3. Извитые бактерии (холерный вибрион). ЭМ.
Размер бактерий
Микроорганизмы измеряются в микрометрах и нанометрах.
Средние размеры бактерий – 2 – 3 х 0,3 – 0,8 мкм.
Форма и размер - важный диагностический признак.
Способность бактерий изменять свою форму и величину называется полиморфизм.
СТРОЕНИЕ БАКТЕРИАЛЬНОЙ КЛЕТКИ
Бактериальная клетка состоит из клеточной стенки, цитоплазматической мембраны, цитоплазмы с включениями и так называемым нуклеоидом. Имеются дополнительные структуры: капсула, микрокапсула, жгутики, пили. Некоторые бактерии в неблагоприятных условиях способны образовывать споры.
Рис. 4. Строение бактериальной клетки (схема). Сapsule - капсула; Сell wall - клеточная стенка; Cytoplasmic membrane - цитоплазматическая мембрана; Mesosome - мезосома; Flagellum - жгутик; Pili - пили; Cytoplasma - цитоплазма; Nucleoid - нуклеоид; Ribosomes - рибосомы; Granular inclusion - включения.
Рис. 5. Определите форменные элементы бактериальной клетки.
Грамположительные бактерии имеют толстую (многослойную) клеточную стенку.
Окрашиваются по Граму в фиолетовый цвет .
Грамотрицательные бактерии имеют тонкую клеточную стенку, прикрытую снаружи тройным липидсодержащим слоем (внешняя мембрана).
Окрашиваются по Граму в красный цвет.
Рис. 6. Строение клеточной стенки грамположительных (А) и грамотрицательных (Б) бактерий (схема). У грамположительных бактерий (А) основной слой - пептидогликан - многослойный и пронизан тейхоевыми кислотами (толстая клеточная стенка); у грамотрицательных бактерий (Б) тонкий пептидогликан и над ним расположена внешняя мембрана, содержащая липиды (тонкая клеточная стенка).
Тинкториальные свойства – восприимчивость микроорганизмов к различным красителям.
L-формы – бактерии, полностью лишенные клеточной стенки и способные размножаться.
Споры и спорообразование
Споры бактерий - своеобразная форма покоящихся бактерий, форма сохранения наследственной информации в неблагоприятных условиях внешней среды и не является способом размножения, как у грибов.
Процесс спорообразования: спорогенная зона - проспора - спора.
В благоприятных условиях споры прорастают за 4-5 часов. Образуют споры в течение 18-20 часов.
Рис. 7. Спора внутри бактериальной клетки (ЭМ). Рис. 8. Споры сибиреязвенной палочки (светооптическая микроскопия, СМ).
ХАРАКТЕРИСТИКА НЕКОТОРЫХ ГРУПП БАКТЕРИЙ
Спирохеты – тонкие, длинные, извитые (спиралевидной формы), грамотрицательные бактерии. Размеры клеток 0,05-3 х 5-500 мкм. Спирохеты имеют наружную мембрану клеточной стенки, окружающую протоплазматический цилиндр с цитоплазматической мембраной. Под наружной мембраной клеточной стенки (в периплазме) расположены фибриллы (жгутики), которые, как бы закручиваясь вокруг протоплазматического цилиндра спирохеты, придают ей винтообразную форму.
Рис. 9. Спирохеты (ЭМ).
Риккетсии мелкие, грамотрицательные палочковидные бактерии (0,3-2,0 мкм), облигатные внутриклеточные паразиты.
Рис. 10. Риккетсии (слева - структура клетки; справа - риккетсии внутри клетки).
Хламидии относятся к облигатным внутриклеточным кокковидным грамотрицательным бактериям. Они размножаются только в живых клетках. Вне клеток имеют сферическую форму - элементарные тельца (ЭТ), не активны, являются инфекционными агентами. Внутриклеточная форма - ретикулярные тельца (РТ).
Рис. 11. Хламидии (ЭТ - элементарные тельца; РТ - ретикулятные тельца), (фото слева, ЭМ). Хламидии внутри клеток (фото справа, СМ).
Микоплазмы – мелкие бактерии (0,15-1,0 мкм), окруженные цитоплазматической мембраной и не имеющие клеточной стенки. Имеют разнообразную форму: кокковидную, нитевидную, колбовидную.
Рис. 12. Микоплазмы (ЭМ).
Актиномицеты – ветвящиеся, нитевидные или палочковидные грамположительные бактерии. Свое название они получили в связи с образованием в пораженных тканях друз – гранул из плотно переплетенных нитей в виде лучей, отходящих от центра и заканчивающихся колбовидными утолщениями. Актиномицеты могут делиться путем фрагментации мицелия на клетки, похожие на палочковидные и кокковидные бактерии. На воздушных гифах актиномицетов могут образовываться споры, служащие для размножения.
Рис. 13. Актиномицеты (СМ).