В. А. Подколзина, А. А. Седов
Медицинская микробиология: конспект лекций для вузов
Вопрос 1. Основы микробиологии. Классификация микроорганизмов
1. Основы микробиологии
Микробиология как самостоятельная наука, имеющая свои объекты и методы исследования, сформировалась во второй половине 19 века благодаря работам Пастера, Коха, Эрлиха, Мечникова, Ру и др., но и в настоящее время, также как и тесно связанные с ней, биотехнология и генная инженерия, постоянно и интенсивно развивается.
Зародившись, как наука о возбудителях болезней, т. е. как отрасль медицины, к настоящему времени в зависимости от решаемых задач делится на:
общую;
промышленную;
сельскохозяйственную;
ветеринарную;
санитарную;
медицинскую микробиологию.
Предметом изучения медицинской микробиологии являются микроорганизмы представители нормальной микрофлоры тела человека и возбудители различных заболеваний человека, а также методы лабораторной диагностики, специфической профилактики и этиотропной терапии вызываемых ими заболеваний.
2. Классификация (систематика) микроорганизмов
Микроорганизмы это организмы, невидимые невооруженным глазом из-за их незначительных размеров. Этот критерий единственный, который их объединяет. В остальном мир микроорганизмов еще более разнообразен, чем мир макроорганизмов. Согласно современной систематике, микроорганизмы относятся к трем царствам:
Vira к ним относятся вирусы;
Eucariotae к ним относятся простейшие и грибы;
Procariotae к ним относятся истинные бактерии, риккетсии, хламидии, микоплазмы, спирохеты, актиномицеты.
Основные отличия прокариот от эукариот состоят в том, что прокариоты не имеют:
морфологически оформленного ядра (нет ядерной мембраны и отсутствует ядрышко), его эквивалентом является нуклеоид, или генофор, представляющий собой замкнутую кольцевую двунитевую молекулу ДНК, прикрепленную в одной точке к цитоплазматической мембране; по аналогии с эукариотами эту молекулу называют хромосомной бактерией;
сетчатого аппарата Гольджи;
эндоплазматической сети;
митохондрий.
Имеется также ряд признаков или органелл, характерных для многих, но не для всех прокариот, которые позволяют отличать их от эукариотов:
многочисленные инвагинации цитоплазматической мембраны, которые называются мезосомы, они связаны с нуклеоидом и участвуют в делении клетки, спорообразовании, и дыхании бактериальной клетки;
специфический компонент клеточной стенки муреин, по химической структуре это пептидогликан (диаминопиеминовая кислота);
плазмиды автономно реплицирующиеся кольцевидные молекулы двунитевой ДНК с меньшей, чем хромосома бактерий молекулярной массой. Они находятся наряду с нуклеоидом в цитоплазме, хотя могут быть и интегрированы в него, и несут наследственную информацию, не являющуюся жизненно необходимой для микробной клетки, но обеспечивающую ей те или иные селективные преимущества в окружающей среде. Наиболее известны плазмиды:
(F-плазмиды), обеспечивающие конъюгационный перенос между бактериями;
(R-плазмиды) плазмиды лекарственной устойчивости, обеспечивающие циркуляцию среди бактерий генов, детерминирующих устойчивость к используемым для лечения различных заболеваний химиотерапевтическим средствам.
Также как для растений и животных, для названия микроорганизмов применяется бинарная номенклатура, то есть родовое и видовое название, но если видовую принадлежность исследователям определить не удается и определена только принадлежность к роду, то употребляется термин «species». Чаще всего это имеет место при идентификации микроорганизмов имеющих нетрадиционные пищевые потребности или условия существования.
Название рода обычно или основано на морфологическом признаке соответствующего микроорганизма (например, Staphylococcus, Vibrio, Mycobacterium) либо являются производными от фамилии автора, который открыл или изучил данный возбудитель (например, Neisseria, Shigella, Escherichia, Rickettsia, Gardnerella).
Видовое название часто связано с наименованием основного вызываемого этим микроорганизмом заболевания (например, Vibrio cholerae холеры, Shigella dysenteriae дизентерии, Mycobacterium tuberculosis туберкулеза) или с основным местом обитания (например, Escherihia coli кишечная палочка).
Кроме того, в русскоязычной медицинской литературе возможно использование соответствующего русифицированного названия бактерий (например, вместо Staphylococcus epidermidis эпидермальный стафилококк; Staphylococcus aureus золотистый стафилококк и т. д.).
Царство прокариот включает в себя отдел цианобактерий и отдел эубактерий, который, в свою очередь, подразделяется на порядки:
собственно бактерии (отделы Gracilicutes, Firmicutes, Tenericutes, Mendosicutes);
актиномицетов;
спирохет;
риккетсий;
хламидий.
Бактерии это прокариотические, преимущественно одноклеточные микроорганизмы, которые могут также образовывать ассоциации (группы) сходных клеток, характеризующиеся клеточными, но не организменными сходствами.
Порядки подразделяются на группы. Основными таксономическими критериями, позволяющими отнести штаммы бактерий к той или иной группе, являются:
морфология микробных клеток (кокки, палочки, извитые);
отношение к окраске по Граму тинкториальные свойства (грамположительные и грамотрицательные);
тип биологического окисления аэробы, факультативные анаэробы, облигатные анаэробы;
способность к спорообразованию.
Дальнейшая дифференциация групп на семейства, рода и виды, которые являются основной таксономической категорией, проводится на основании изучения биохимических свойств. Этот принцип положен в основу классификации бактерий, приведенной в специальных руководствах определителях бактерий.
Вид является эволюционно сложившейся совокупностью особей, имеющих единый генотип, который в стандартных условиях проявляется сходными морфологическими, физиологическими, биохимическими признаками. Для патогенных бактерий определение «вид» дополняется способностью вызывать определенные нозологические формы заболеваний. Существует внутривидовая дифференцировка бактерий на варианты:
по биологическим свойствам (биовары или биотипы);
по биохимической активности (ферментовары);
по антигенному строению (серовары или серотипы);
по чувствительности к бактериофагам (фаговары или фаготипы);
по устойчивости к антибиотикам (резистентовары).
В микробиологии широко применяют специальные термины культура, штамм, клон.
Культура это видимая глазом совокупность бактерий на питательных средах. Культуры могут быть чистыми (совокупность бактерий одного вида) и смешанными (совокупность бактерий двух или более видов).
Штамм это совокупность бактерий одного вида, выделенных из разных источников или из одного источника в разное время. Штаммы могут различаться по некоторым признакам, не выходящим за пределы характеристики вида.
Клон это совокупность бактерий, являющихся потомством одной клетки.
Вопрос 2. Особенности морфологии микроорганизмов
1. Основные морфологические формы бактерий
Среди основных морфологических форм бактерий различают:
шаровидные (кокковые), которые по характеру взаиморасположения делятся на:
микрококки (отдельное изолированное расположение);
диплококки (сцепленные попарно);
тетракокки (сцепленные по четыре);
стрептококки (сцепленные в цепочку);
сарцины (сцепленные в пакеты по 8, 12, 16 и т. д.);