QS -бактериальный язык общения

(образование биопленок, патогенность, синтез антибиотиков)

Продукция экзогенных факторов патогенности бактериями в составе биопленок происходит только по достижению ими определенной критической массы бактериальных клеток, достаточных для преодоления защитных механизмов организма и успешного развития инфекционного процесса.

Доказана роль микробных биопленок в возникновении и развитии таких распространенных заболеваний, как:

· инфекции, связанных с катетеризацией сосудов, вызванные Staphylococcus aureus и др. грамположительными микроорганизмами

· инфекции сердечных клапанов и суставных протезов, вызываемые стафилококками

· пародонтит, вызываемый рядом микроорганизмов полости рта

· инфекции мочевыводящих путей, вызываемые Е. coli и др. патогенами,

· инфекции среднего уха, вызываемые, например Haemophilus influenzae

Экологические преимущества биопленок

· Облегчение доступа питательных веществ и метаболическая кооперация

· Защита от негативных воздействий окружающей среды

· Резистентность к антибактериальным агентам

Резистентность к антибактериальным агентам:

· инактивация антибиотиков внеклеточными полимерами или ферментами,

· замедлением метаболизма и, соответственно, уменьшение скорости роста микроорганизмов в условиях лимитирования питательных веществ в биопленке, из-за чего антибактериальный препарат диффундирует из биопленки быстрее, чем успеет на них подействовать,

· экспрессия возможных генов резистентности

· возникновение в биопленке под воздействием антибиотиков микроорганизмов-персистентов

Стратегии преодоления резистентности и борьбы с биопленками:

· предотвращение первичного инфицирования имплантата,

· минимизация начальной адгезии микробных клеток,

· разработка методов проникновения через матрикс биопленки различных биоцидов с целью подавления активности связанных биопленкой клеток

· разрушение матрикса

50. Гетерогенность микробных популяций. Морфологические типы клеток микробных популяций

Критериями, позволяющими отнести бактерии к той или иной таксономической группе, являются:

· морфология микробных клеток (кокки, палочки, извитые);

· отношение к окраске по Граму (грамположительные и грамотрицательные бактерии);

· отношение к кислороду (аэробы, факультативные анаэробы, облигатные анаэробы);

· способность к образованию капсул и спор.

Морфологические типы клеток в популяции:

· морфологически интактные - физиологически активные клетки (делящиеся и неделящиеся) - электронно-прозрачные;

· покоящиеся клетки - электронно-плотные;

· деструктурированные клетки (частично или полностью автолизированные);

· инволюционные клетки (стареющие, утрачивающие свою морфологическую и физиологическую целостность).

Происхождение названия родов микроорганизмов

По морфологим или биохимическим особенностям клеток:

· Staphylococcus

· (гроздевидные кокки),

· Bifidobacterium

· (от лат. - разделённый надвое),

· Mycobacterium

· (грибовидные бактерии),

· Lactobacillus

· (от лат. lacto - содержу молоко).

По фамилии автора, открывшего данного возбудителя:

· Escherichia

· (Теодор Эшерих (Theodor Escherich) (1857 —1911) – австрийский ученый, педиатр),

· Klebsiella

· (КЛЕБС (Klebs) Элвин (1834-1913) – немецкий бактериолог),

· Neisseria

· (НЕЙССЕР (Neisser) Альберт Людвиг (1855-1916) - немецкий дерматовенеролог),

· Gardnerella

· (Гарднер (H. L. Gardner) амер. врач- гинеколог)

Происхождение названия видов микроорганизмов

По названию вызываемого данными микроорганизмами заболевания:

· Vibrio cholerae – холера;

· Shigella dysenteriae - дизентерия,

· Mycobacterium tuberculosis – туберкулез

По основному месту обитания:

· Escheriсhia coli- кишечник,

· Gardnerella vaginalis - вагина.

51. Биовар, серовар

Серотип (серовар) — группа микроорганизмов одного вида, объединяемых общей антигенной структурой, определяемой серологическими методами диагностики. Серовар не является таксономической категорией и позволяет систематизовать патогенные и условно-патогенные микроорганизмы, что необходимо в эпидемиологических исследованиях. Их систематизация ведётся на основе вирулентности, липополисахаридов (ЛПС), грамотрицательности, присутствия экзотоксинов, генетических особенностей или других факторов, позволяющих различить двух особей одного вида^[1][2][3]. Группа сероваров с одинаковыми антигенами называется серогруппой.

Серотип играет важную роль в определении видов и подвидов микроорганизмов. У рода Salmonella, например, обнаружено более 4400 серотипов. Холерный вибрион, отдельные виды которого вызывают холеру, имеет более 200 серотипов, различающихся клеточными антигенами. Только два из них вырабатывают энтеротоксин, который вызывает холеру: 0:1 и 0:139.

Биовар -физиологический тип, внутриподвидовая категория для обозначения штамма или совокупности штаммов бактерий со сходными биохимич. или физиол. признаками.

52. Классификация м/о по отношению к температуре

Отношение м/о к температурному фактору

По отношению к температуре микроорганизмы подразделяют на три группы психрофилы, мезофилы и термофилы.

Пспхрофилы или холодолюбивые микроорганизмы, лучше развиваются при относительно низких температурах. Оптимальная температура их развития от 10 до15 С, максимальная около 30°С и минимальная - от минус 10 до 0°С. к ним относятся в основном обитатели холодных источников, северных морей, обитатели почв полярных стран, микроорганизмы, развивающиеся в холодильниках на охлажденных продуктах и вызывающие их порчу.

Мезофилы - предпочитают средние температуры. Для них оптимум

25-40°С, максимум - в пределах 45-5.0°С. Мезофилы - наиболее

распространенная в природе группа микроорганизмов, обитающих в воде,

воздухе, почве, в живых организмах.

Термофилы - теплолюбивые микроорганизмы, лучше развиваются при относительно высоких температурах. Оптимальная температура их развития 50-60°С, максимальная - 70-80°С, минимальная - около 30°С.

Согласно одной из последних (4), было предложено разделить термофилы на три основные группы;

1. Строгие или облигатные, термофилы, которые обнаруживают оптимум роста при температуре от 65 до70С, но не растут при температурах ниже 40-42°С.

2. Факультативные (условные) термофилы, имеющие максимальную температуру роста между 50 и 65°С и способные также к размножению при комнатной температуре.

3. Термотолерантные микроорганизмы, имеющие максимальную температуру роста при 40-50°С, но растут они также и при комнатной теммпературе.

Термофилам и психрофилам относятся в основном бактерии.

Термоустойчивость - способность микроорганизмов выдерживать длительное нагревание при температурах, превышающих температурный Максимум их развития. Термоустойчивость связана с наличием у Микроорганизмов спор.

Отношение микроорганизмов к высоким температурам

Повышение температуры среды по сравнению с оптимальной температурой оказывает на микроорганизм более неблагоприятное воздействие, чем ее понижение. Механизм губительного действия температур еще недостаточно ясен. С одной стороны, известно, что нагревание вызывает денатурацию белков. С другой стороны, установлено, что на температуру денатурации белка очень сильно влияет содержание в нем воды. Чем меньше в нем воды, им более высокие температуры необходимы для его свертывания.

Отношение микроорганизмов к низким температурам

К низкой температуре микроорганизмы более устойчивы. Несмотря на то, что размножение и биохимическая активность микроорганизмов при температуре ниже минимальной прекращаются, гибель самих клеток чаще всего не наступает, они переходят в состоянии анабиоза ("скрытой жизни"). В таком состоянии многие микроорганизмы, и особенно их споры, остаются жизнеспособными длительное время. При повышении температуры споры прорастают в вегетативные клетки и начинают активно размножаться.

Низкие температуры вызывают гибель микроорганизмов тогда, когда замерзает среда, в которой они обитают, или происходят резкие скачки температуры, например, при многократно повторяющемся замораживании и оттаивании. Причиной гибели микроорганизмов при низкой температуре является нарушение обмена веществ клетки в результате инактивирования ферментов, когда значительно замедляются внутриклеточные химические превращения веществ. Кроме того, в результате вымораживания воды, происходит повышение осмотического давления среды, а, следовательно, снижение активности воды в ней, что тоже ведет к нарушению обмена веществ.

Низкие температуры используют для сохранения скоропортящихся продуктов. Их хранят либо в охлажденном состоянии - при температуре от 10°С до -2°С, либо в замороженном виде - при температуре от - 12°С до -30°С. Гнилостные и вызывающие пищевые отравления бактерии являются мезофилами, поэтому не размножаются при 4-5°С, а патогенные не растут даже при 10°С.

Некоторые микроорганизмы временно выдерживают очень низкие температуры (кишечная палочка и брюшнотифозная палочка).

При замораживании погибает значительная часть микроорганизмов, обсеменяющих продукт, и при последующем хранении замороженных продуктов постепенно погибают и все остальные. Особенно губительно медленное замораживание.

53. Особенности строения бактериального генома

• В нуклеоиде - фибриллярная структура ДНК.

• ДНК– ковалентно замкнутая кольцевая структура

• БХ состоит из 2Н кольцевой ДНК и компонентов транскрипционно-трансляционного комплекса (ДНК-связывающих белков и РНК).

• Нити ДНК прикреплены к белкам и РНК и образуют сложные агрегаты в виде бус.

• ДНК-связывающие белки относят к группе гистоноподобных белков.

• Гистоноподобные белки регулируют процессы с участием ДНК, напр. конденсацию и деспирализацию.

• Гистоны содержатся только в эукариотических хромосомах.

Основные и дополнительные признаки

· Геном содержит гены, отвечающие за основные и дополнительные признаки.

· Гены большей части БХ отвечают за основные - видоспецифические признаки.

· Часть генома содержит гены, определяющие дополнительные - факультативные признаки: устойчивость к токсическим агентам, метаболическую активность, факторы патогенности.

· Оперон - группа генов - особая структура в БХ, организованная в единицу транскрипции.

Локализация дополнительных признаков

· Гены факультативных признаков локализованы в подвижных генетических элементах – транспозонах (Tn) – это мобильные сегменты ДНК.

· Tn могут существовать только в интегрированном в хромосому состоянии.

· Структура Tn варьирует.

Подвижные генетические элементы

· Более сложно организованные подвижные генетические элементы:

· 1. плазмиды

· 2. острова патогенности (группа генов, отвечающих за проявление патогенных свойств)

54. Организация генетического материала у бактерий

• ДНК хромосомы - длина 1,2 мм.

• Находится в клетке длиной около 1-2 мкм.

• У E.coli длина ДНК составляет 1,5 мм и включает 4700 кв (пар нуклеотидов).

• У Myxococcus xanthus – 9454 кв.

• У Mycoplasma genitalium ~ 600 кв.

• Каждый ген в хромосоме представлен в единственном числе, поэтому у бактерий так много рибосом.

• В клетке бактерии может быть несколько копий хромосом:

• E.coli - 7

• B. subtilis – 10

• Mycoplasma genitalium - 1

55. Понятие о плазмидах. Характеристика основных типов плазмид

Плазмиды

· входят в геном наряду с БХ,

· П - независимые генетические элементы, содержащие дополнительные гены.

· П – это короткие молекулы ДНК - кольцевые или линейные.

· 1-50 копий плазмид/БК.

· иногда плазмид столько же сколько хромосомной ДНК.

· могут перемещаться из клетки в клетку.

· автономно реплицирующиеся элементы ДНК, т.е. – репликоны.

Строение плазмид

· состоят из 3-х частей (модулей - ДНКфрагментов):

o Обязательный модуль – «основной репликон»