Своеобразной формой изменчивости является R-S-диссоциация бактерий. Она возникает спонтанно вследствие образования двух форм бактериальных клеток, которые отличаются друг от друга по характеру образуемых ими колоний на твердой питательной среде. Один тип - R-ко лонии (англ. rough - неровный) - характеризуется неровными краями и шероховатой поверхностью, второй тип - S-колоний (англ. smooth- гладкий)- имеет круглую форму, гладкую поверхность. Процесс диссоциации, т.е. расщепления бактериальных клеток, формирующих оба типа колоний, обычно протекает в одном направлении: от S- к R-форме , иногда через промежуточные стадии образования слизистых колоний. Обратный переход R- в S-форму наблюдается реже . Для большинства вирулентных бактерий характерен рост в виде S-формы колоний. Исключение составляют микобактерии туберкулеза, иерсинии чумы, сибиреязвенные бактерии и некоторые другие, которые растут в R-форме.
В процессе диссоциации одновременно с изменением морфологии колоний меняются биохимические, антигенные, патогенные свойства бактерий, их устойчивость к физическим и химическим факторам внешней среды.
Мутации, которые приводят к S-R-диссоциации, относятся к инсертационным, поскольку они возникают после встраивания внехро-мосомных факторов наследственности, в том числе и умеренных фагов в бактериальную хромосому. Если эта мутация приводит к утрате генов, контролирующих образование детерминантных полисаха-ридных звеньев ЛПС у грамотрицательных бактерий, то образуются R-мутанты. Они формируют шероховатые колонии, изменяют свои антигенные свойства и резко ослабляют патогенность. У дифтерийных бактерий S-R-диссоциация связана с их лизогенизацией соответствующими бактериофагами. При этом R-формы образуют токсин. У других бактерий R-формы возникают после интеграции в их хромосому R-плазмиды, транспозонов или Is-последовательностей. R-формы пиогенных стрептококков и ряда других бактерий образуются в результате рекомбинаций.
Биологическое значение S-R-диссоциации состоит в приобретении бактериями определенных селективных преимуществ, обеспечивающих их существование в организме человека или во внешней среде. К ним относится более высокая устойчивость S-форм к фагоцитозу макрофагами, бактерицидному действию сыворотки крови. R-формы обладают большей устойчивостью к факторам окружающей среды. Они более длительное время сохраняются в воде, молоке.
Вместе с тем S-R-диссоциация во многих случаях усложняет бактериологическую диагностику ряда инфекционных заболеваний, например дизентерии Зонне, эшерихиоза, вызванного Е. coli О124 и др.
Бактериальная колонизация – заселение ареала и образование микробного сообщества.
В лабораторных условиях колонизация - рост бактерий в виде колоний (отдельных округлых образований на плотных питательных средах (ППС).
В естественных условиях рост бактерий происходит в виде биопленок (рост на поверхности ППС).
По скорости своего размножения бактерии превосходят все другие организмы. В благоприятных условиях бактерии могут делится каждые 20 мин, образуя огромные по численности колонии.
При недостатке питательных веществ рост колонии бактерий останавливается. Многие бактерии при этом начинают образовывать споры, которые служат для сохранения особей, а не для размножения. Образуя спору, бактерия вырабатывает очень плотную оболочку. Споры предотвращают высыхание бактерии, способны переносить низкую или высокую температуры. Споры могут сохранять жизнеспособность сотни лет.
49. Особенности строение и функции бактериальной биопленки
В настоящее время признано, что большинство микроорганизмов в естественных и искусственно созданных окружающих средах существует в виде структурированных, прикрепленных к поверхности сообществ – биопленок.
Биопленка - микробное сообщество, характеризующееся клетками, которые прикреплены к поверхности или друг к другу, заключены в матрикс синтезированных ими внеклеточных полимерных веществ
Этапы образования биопленки:
Обратимая адгезия
Необратимая (рецепторно - опосредованная) адгезия (экзополисахариды)
Созревание биопленки
экспрессия генов, отвечающих за синтез сигнальных молекул:
Гр(+) - ацил-гомосериновые лактоны,
Гр(-)- короткоцепочечные пептиды
Состав матрикса: полисахариды микроорганизма и кислые полисахариды (муцин – продуцирует макроорганизм),
Феномен взаимодействия между бактериями получил название «quorum sensing или «чувство кворума
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. col i 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
Диссоциация-означает расщепление, раздвоение, и она проявляется в расщеплении популяции Б-й на S и R формы.
S-формы-дают гладкие блестящие колонии, с ровными краям, им-т норм-е морфолог-е св-ва, типичны по бх-м св-м и вирулентностью. Выдел-ся в остром периоде заболевания.
R-формы-дают шероховатые колонии, с плоской поверхностью, им-т измененную морфологию, обладают слабой вирулентностью и выделяются у хрон. Больных.
Практическое значение диссоциаций:
1)исп-ся для получения вакцин, а именно берут Б-й им-х S-форму.
2)диагностическое значение:
S-формы-выделяются при острых инфекциях
R-формы-при хрон-х
3)для контроля в серологических р-х, для этого необходимо использовать культуры в S-формах.
При спонтанном переходе из S в R- форму, то Б-и утрачивают специфичную агглютинабельность, что затрудняет идентификацию выделенных культур.
34.Виды генетических рекомбинаций.
Генотипическая изменчивость связана с повреждением ген.аппарат-генотипа. Она подраз-ся:
Мутационную
Рекомбинативную
Мутации-это стойкие насле-е изм-я св-в микробов, связ-е с реорганизацией нуклеотидов в мол.ДНК. Все мутации по направлению раздел-ся: прямы и обратные.
Такие мутации к-е сопровож-ся с возвратом от мутационного к дикому наз-обратными. Обратная мутация- в рез-те к-й происходит восстановление генотипа, фенотипа наз-истинная реверсия.
Возврат данного фенотипа без восстановления первичной структуры генотипа наз-супрессия.
Все мутации причинно-обусловлены. Мут. Возние-е в обычных усл-х при возд-и на МО случайных факторов внеш среды наз- спонтанными. Др.мут.-появля-ся при обработке культур известными антигенами наз- индуцированнымии. Причинами спонтанных мутаций мб ошибка в работе ДНК-полимеразы и наличие генов-мутаторов.
По катализации мут. бывают: цитоплазматические и ядерные
Ядерные: хромосомные и генные.
Хромосомные мут-затрагивают стр-ру хромосомы вызывая гибель клетки.
Генные-точковые мутации, вызывают качественнон повреждение отд-х генов
Типы питания бактерий.
Бактерии делятся на группы в зависимости от признака, по которому производится классификация:
· По используемому источнику энергии:
· фототрофы – энергия солнечного света;
· хемотрофы – энергия окислительно-восстановительных реакций.
· По типу соединения, служащего донором электронов:
· органотрофы – органические вещества;
· литотрофы – неорганические вещества.
· По источнику углерода:
· автотрофы – углекислый газ;
· гетеротрофы – органические вещества.
Фототрофы-К этой группе относятся бактерии, использующие для синтеза органики энергию света, которая преобразуется с помощью фотосинтетических пигментов.
Хемотрофы-Этот тип микробов использует энергию окислительно-восстановительных реакций. Это наиболее многочисленная группа бактерий, к которой кроме других относится большинство почвенных и болезнетворных микробов.
Питание позволяет бактерии восполнить запас электронов, необходимых ей для многих клеточных процессов. При всем многообразии веществ, которые могут быть донорами электронов, микробы делятся на две группы:
· органотрофы;
· литотрофы.
Органотрофы окисляют органику. Донорами выступают молекулы аминокислот, жиров, сахаров. К органотрофам, в частности, относятся бактерии гниения.Донорами электронов для литотрофов выступают неорганические соединения.
Важнейшим химическим элементом, необходимым клетке, является углерод. В зависимости от источника его получения бактерии делятся на два типа – автотрофы и гетеротрофы.
Автотрофы способны усваивать его из углекислого газа. Синтез белков, жиров и углеводов происходит на основе неорганических элементов. К этой группе, в частности, относятся многие почвенные микробы и цианобактерии. Автотрофы – это первичные производители органики, и они являются начальным звеном многих цепочек питания.
Группы пиательных сред.
Питательной средой в микробиологии называют среды, содержащие различные соединения сложного или простого состава, которые применяются для размножения бактерий или других микроорганизмов в лабораторных или промышленных условиях.
Питательные среды готовят из продуктов животного или растительного происхождения. Большое значение имеет наличие в питательной среде ростовых факторов, которые катализируют метаболические процессы микробной клетки.
По консистенции питательные среды могут быть жидкими, полужидкими, плотными. Плотные среды готовят путем добавления к жидкой среде 1,5-2% агара, полужидкие - 0,3- 0,7 % агара. Агар представляет собой продукт переработки особого вида морских водорослей, он плавится при температуре 80-86°С, затвердевает при температуре около 40°С и в застывшем состоянии придает среде плотность.
По целевому назначению среды подразделяют на основные, элективные и дифференциально-диагностические.
К основным относятся среды, применяемые для выращивания многих бактерий. ЭтоМПА,мясо пептон.бульон. Такие среды служат основой для приготовления сложных питательных сред - сахарных, кровяных и др., удовлетворяющих пищевые потребности патогенных бактерий.
Элективные питательные среды предназначены для избирательного выделения и накопления микроорганизмов определенного вида. При создании элективных питательных сред исходят из биологических особенностей, которые отличают данные микроорганизмы от большинства других. Например, избирательный рост стафилококков наблюдается при повышенной концентрации хлорида натрия, холерного вибриона - в щелочной среде и т. д.
Дифференциально-диагностические питательные среды применяются для разграничения отдельных видов микроорганизмов. Принцип построения этих сред основан на том, что разные виды бактерий различаются между собой по биохимической активности вследствие неодинакового набора ферментов.
Особую группу составляют синтетические и полусинтетические питательные среды. В состав синтетических сред входят химически чистые вещества: аминокислоты, минеральные соли, углеводы, витамины. В полусинтетические среды дополнительно включают пептон, дрожжевой экстракт и другие питательные вещества. Эти среды чаще всего применяют в научно-исследовательской работе и в микробиологической промышленности при получении антибиотиков, вакцин и других препаратов.
ДИССОЦИАЦИЯ МИКРОБОВ , процесс, вызывающий частичное или полное превращение чистой бактериальной культуры нормального типа в один или несколько подтипов, отличающихся от исходного микроба по своему морфологическому строению, по внешнему виду колоний, по серологическим и биохим. свойствам. Процесс Д. может итти не только в направлении от первичной культуры к вариационным типам, но и обратно. Д. наступает или самопроизвольно или под влиянием нек-рых моментов, как-то: выращивание при неблагоприятной t°, примене- ние неподходящих питательных сред или голодание, физ. состояние среды (влажность, сухость, объем), давление кислорода, антисептические вещества, чужеродные белки, специфические сыворотки, продукты роста микробов (фильтраты гомологичных и даже гетерогенных культур) и т. д. В наст. время общепринятым является, обозначение первичных колоний буквой S (английское smooth-нежный, гладкий), а вторичных- R (английское rough-грубый, шероховатый) . Между этими двумя типами существует целый ряд промежуточных вариационных типов колоний; их обозначают буквой О. Характерные черты колоний S на плотных средах следующие: мелкие, круглые, выпуклые, правильной формы, нежные, с блестящей поверхностью; колонии R-неправильной формы с изрытыми, бахромчатыми краями, морщинистые, шероховатые, часто стекловидные, обычно плотно сросшиеся со средой [см. отд. табл. (ст. 55 - 56), рис. 2 и 3]; колонии О имеют слизистое мукоид-ное строение. При росте на бульоне, S вызывает равномерное помутнение его, a R образует хлопьевидный осадок. В физиол. растворе соли (0,8% NaCl) S дает равномерную взвесь, a R образует хлопья. Морфологические различия микробов, образующих колонии S, О и R, таковы: тип S состоит из нормальных микроорганизмов; промежуточный тип О характеризуется наличием длинных нитей, коккообразных форм и гигантских кокков; у типа R особи значительно укорочены сравнительно с S (кишечная палочка, тиф, дизентерия и пр.), у подвижных бактериальных видов они или вовсе лишены подвижности или обладают ею в слабой степени, у капсульных-не имеется капсул. Микроорганизмы колоний R обычно менее активны (разложение сахарбв, белков, разжижение желатины) и обладают пониженной, сравнительно с типом S, вирулентностью и токсигенностью (дифтерия, тиф, дизентерия); исключение - кишечная палочка и сибирская язва, у которых R виру-лентнее S. Тип S, являясь носителем двух и более антигенов, наиболее пригоден для иммунизации. Что касается устойчивости в сохранении характерных особенностей вновь полученных вариационных типов, то R обладает ею в большей степени, чем О, и труднее переходит в основной S. Чтобы достигнуть этого, применяются многократные пассажи через нормальный животный организм. Вторичные колонии образуются или в центре или по краям основной культуры, при чем могут быть обособленными в виде сосочков или сливаться в однородную вторичную культуру. Первичные колонии, достигнув высшего развития, подвергаются дегенеративным изменениям, становятся стекловидными, и на их поверхности появляются вторичные дочерние колонии. Диссоциативные процессы имеют место и в жидких средах, при чем протекают в них энергичнее, чем на твердых. Д. м. наблюдается у представителей всех бактериальных групп как аэробных, так и анаэробных, как патогенных, так и сапрофитных, среди всех морфол. видов, быть может за исключением спирохет. Су- ществует нек-рого рода параллелизм в ходе процесса Д. у различных видов, но как далеко он идет, пока нельзя сказать. В настоящее время все больше укореняется воззрение, что в основе Д. микробов лежит общий биол. закон вариаций и мутаций, широко распространенный среди одноклеточных организмов, а т. к. Д. стимулируется наличием неблагоприятных моментов и тип R отличается большей резистентностью, чем S, то нек-рые ученые кладут в основание этого процесса принцип сохранения вида. (См. также Изменчивость микробов.) Лит.: Г е д л е й Ф., Диссоциация микробов и ее отношение к биохимическим, иммунологическим, серологическим реакциям и к вирулентности, Профил. медицина, 1928. приложение (лит.); Предтечен-е к и й С, Проблема изменчивости микробов в новом освещении, Вести, микробиол., эпидемиол. и пара-аитол., т. VIII, в. 1, 1929; II a d 1 е у Ph., Microbic dissociation, Jouni. of infect, diseases, v. XL. № 1, 1927 (лиг.).Ю. Макарова-Тирасевпч.«Вирусы неклеточная форма жизни» - Количество видов. Задания для групп. Размеры вирусов. Дмитрий Иосифович Ивановский. Работа в группах. Более 500 видов у позвоночных животных. Человек противостоит вирусам. Название предложил голландский ботаник Мартин Бейеринк в 1895 году. Электронная микрофотография бактериофагов на бактериальной клетке.
«Вирусы человека» - Способы передачи вирусных заболеваний. . Оспа. Корь. Из-за высокой мутабельности вирусов лечение вирусных заболеваний довольно сложно. Свинка. Роль вирусов в жизни человека. Попытки использовать вирусы на пользу человечеству довольно немногочисленны. Вирусы являются возбудителями многих опасных болезней человека, животных и растений.
«Вирус» - Примером сложно организованных вирусов служат возбудители гриппа игерпеса. Как выглядят вирусы. Классификация. Примером таких вирусов является вирус табачной мозаики. Капсид построен изкапсомеров - белковых комплексов, состоящих, в свою очередь, изпротомеров. Некоторые вирусы имеют также внешнюю липидную оболочку.
«Биология тема Вирусы» - Продолжительность проекта -2 урока. Состав УМП. Ученики вместе с учителем.(10мин.) 3.Практический: Сборка материалов. Информационный Категория уч-ся (9-10 классы) Предмет - биология Длительность - среднесрочный. Развивающие: Способствовать формированию информационной культуры. Создание презентации и буклета.
«Клетка вируса» - Открытие вирусов. Размножение вирусов. Основное подразделение вирусов, содержащих дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК). Профилактика СПИДа. СПИД. Структура вируса. Лист, пораженный вирусом. Вирус табачной мозаики. Вирус – неклеточная форма жизни. Цель: “Показать вирусы как неклеточную форму жизни”. Другие вирусы выделяются способом, напоминающим почкование.
«Вирусы» - Табачная мозаика. История вирусов. 1. ДНК двухнитчатая 2. ДНК однонитчатая. Понятие о вирусах-. Роль вирусов в биосфере. Размеры различных вирусов колеблются от 20 (парвовирусы) до 500 (мимивирусы) и более нанометров. Некоторые вирусы имеют также внешнюю липидную оболочку. B. Оболочечный вирус (например, герпесвирус).
Всего в теме 11 презентаций