Цели и задачи микробиологии. Значение микробиологии в деятельности врача. Морфология, ультраструктура, функции и химический состав бактериальной клетки. Принципы систематики бактерий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Карагандинский государственный медицинский университет

Кафедра микробиологии и иммунологи

Дисциплина Микробиология

Специальность 5B130100 «Общая медицина»

ЛЕКЦИЯ

Тема:

Цели и задачи микробиологии. Значение микробиологии в деятельности врача. Морфология, ультраструктура, функции и химический состав бактериальной клетки. Принципы систематики бактерий

Караганда 2012



Цель: Ознакомить студентов с историческими этапами развития микробиологии, вирусологии и иммунологии, дать определение микробиологии как науки, ее цели и задачи, принципы систематики и номенклатуры, основные морфологические формы микроорганизмов



План лекции

Понятие микробиологии, основные разделы

Основные принципы классификации микроорганизмов. Происхождение и пути эволюции микроорганизмов

Современная классификация бактерий

Морфологические группы микроорганизмов

4.1 Кокковидные бактерии (кокки)

4.2 Палочковидные формы микроорганизмов

4.3 Извитые формы микроорганизмов

1. Понятие микробиологии, основные разделы

Микробиология - наука (комплекс биологических наук), изучающая морфологию, физиологию, генетику, экологию и эволюцию микроорганизмов. В зависимости от объекта изучения выделяют:

Бактериологию, вирусологию, микологию, протозоологию, альгологию (многоклеточные микроорганизмы). В зависимости от решаемых прикладных задач выделяют:

- общая микробиология (изучает фундаментальные закономерности биологии микроорганизмов)

- техническая (промышленная) микробиология (изучает различные типы процессов брожения, которые используются для получения спиртов, ацетона, глицерина и т.п., а также разрабатывает и организует производство с помощью микробов-продуцентов антибиотиков, витаминов и других биологически активных соединений);

- сельскохозяйственная микробиология (изучает почвенную микрофлору, ее роль в круговороте веществ в природе и влияние на структуру и плодородие почв, а также болезни растений, методы предупреждения и борьбы с ними и т.п.);

- ветеринарная микробиология (изучает биологию возбудителей заразных болезней животных и разрабатывает методы специфической диагностики, профилактики и лечения их; она тесно связана с

- медицинской микробиологией, так как имеются болезни, общие для животных и человека и передающиеся от животных к человеку).

Из всех разделов микробиологии наибольшее значение для человечества имело развитие медицинской микробиологии -- науки, которая занимается изучением биологии болезнетворных микробов и особенностей взаимодействия их с организмом человека.

Задачей медицинской микробиологии является изучение биологии патогенных и непатогенных микроорганизмов, изучение их этиологической значимости в патологии человека и изучение патогенеза заболеваний микробной этиологии, разработка специфических методов диагностики, профилактики и лечения заболеваний микробной этиологии.

Как известно, здесь достигнуты громадные успехи, которыми мы в значительной степени обязаны тому, что в ходе исторического развития микробиологии возникли и стали бурно развиваться такие новые биологические науки, как иммунология, вирусология, учение об антибиотиках и плазмидах, биотехнология.

То, что человек, переболевший заразной болезнью, повторно ею, как правило, не болеет, было известно очень давно. Однако о механизмах, обеспечивающих такую приобретенную устойчивость иммунитет), стало известно лишь в результате исследований И.И. Мечникова, П. Эрлиха и их многочисленных учеников.

Выдающийся русский ученый И.И. Мечников был не только одним из основоположников микробиологии, в том числе и отечественной, но по праву считается вместе с П. Эрлихом основоположником ммунологии. Он открыл явление фагоцитоза и впервые в истории медицины показал, что целебные силы организма связаны с особой группой клеток, названных им фагоцитами. Идеи И.И. Мечникова горячо поддержал Л. Пастер. Он пригласил его и предложил возглавить лабораторию в Пастеровском институте.



2. Основные принципы классификации микроорганизмов. Происхождение и пути эволюции микроорганизмов

Мир микроорганизмов чрезвычайно разнообразен. По мере их открытия и изучения они были распределены на следующие группы.

1. Бактерии -- Schizomycetes -- грибы-дробянки (от лат. schizo -- расщепляю и mycetes -- грибы)

2. Лучистые грибы -- Actinomycetes (от лат. actin -- луч)

3. Нитчатые грибы -- Trichomycetes (от греч. trichos -- волос)

4. Дрожжевые грибы -- Blastomycetes (от греч. blastos -- почка, размножаются почкованием)

5. Сине-зеленые водоросли (Cyanophyta), они же -- цианобактерии (Cyanobacteria)

6. Спирохеты -- Spirochaeta (от греч. speira -- спираль и chaite -- волос)

7. Простейшие -- Protozoa

8. Риккетсии -- Rickettsia

9. Микоплазмы -- Mycoplasma

10. Вирусы

11. Прионы и Плазмиды

Единственное, что их все объединяет, -- микроскопические размеры. Однако эти организмы существенным образом различаются друг от друга по многим признакам и прежде всего по уровню организации геномов, наличию и составу белоксинтезирующих систем и клеточной стенки.

В соответствии с этими признаками все известные живые существа делят на 4 царства:

1. Эукариоты,

2. Прокариоты,

3. Вирусы

4. Плазмиды и прионы.

К прокариотам, объединяющим эубактерии и архебактерии, относятся бактерии, низшие (сине-зеленые) водоросли, спирохеты, актиномицеты, риккетсии и им подобные бактерии, микоплазмы. Простейшие, дрожжи и нитчатые грибы.

Мир микробов
Представители	Уровень организации	Размер, мкм
А. Доклеточные
Прионы	макромолекула	0,1-0,3
Вироиды	макромолекула	1-100
Вирусы	частицы	0,01-0,4
Б. Клеточные
Бактерии	прокариоты	1-10
Грибы	эукариоты	1-30
Простейшие	эукариоты	10-50

морфологический микроорганизм бактерия



3. Современная классификация бактерий

Огромную работу по классификации бактерий проделал Н.А. Красильников. В своем главном труде -- «Определитель бактерий и актиномицетов» -- он объединил бактерии с низшими растениями в один отряд простейших -- Protophyta, и разделил его на две группы: Schizophyceae (низшие растения, содержащие хлорофилл) и Schizomyceae -- бактерии и актиномицеты (бесхлорофильные организмы). Последнюю группу он подразделил на четыре класса: 1) Actinomycetae, 2) Eubacteriae, 3) Myxobacteriae и 4) Spirochaetae. В свою очередь каждый класс подразделяется на таксоны более низкого ранга. Определитель Н.А. Красильникова сыграл большую роль в разработке биологической систематики бактерий. Практическая ценность его заключается в том, что он содержит описание ключевых признаков, необходимых для идентификации бактерий.

Международное признание получил определитель бактерий, впервые изданный группой авторов во главе с Д. Берги (1860-1937) в 1923 г. Впоследствии определитель Берги неоднократно перерабатывался и был переиздан 8 раз. Его 9-е издание подготовлено большой группой крупнейших специалистов из разных стран мира и издано уже в трех томах: первый том -- в 1984 г., второй -- в 1986 г., третий -- в 1989 г. Согласно этому определителю Берги, царство прокариот в зависимости от характера их клеточных стенок разделено на четыре большие группы, или отдела.

Царство Procaryotae Murray, 1968

ОТДЕЛ I. Gracilicutes (грациликуты, или тонкокожие) -- к нему относятся грамотрицательные бактерии.

ОТДЕЛ II. Firmicutes (фирмикуты, или толстокожие) -- к нему относятся главным образом грамположительные бактерии.

ОТДЕЛ III. Tenericutes (тенерикуты, или нежнокожие -- организмы, не имеющие клеточной стенки) -- микоплазмы.

ОТДЕЛ IV. Mendosicutes (мендосикуты, бактерии, большинство из которых хотя и имеет клеточную стенку, но она не содержит пептидогликана; некоторые грамположительные, другие грамотрицательные) -- сюда относятся архебактерии.

По классификации Берги (1984-1989) все прокариоты делятся на 17 частей:

Группа 1. Спирохеты (5 родов)

Группа 2. Аэробные (микроаэрофильные), подвижные, вибрионоподобные грамотрицательные бактерии (7 родов)

Группа 3. Неподвижные (иногда подвижные) грамотрицательные изогнутые бактерии (7 родов)

Группа 4. Грамотрицательные аэробные палочки и кокки (8 семейств, в том числе Pseudomоnadaceae, 37 родов).

Группа 5. Факультативно-анаэробные грамотрицательные палочки (3 семейства: Enterobaсteriaceae, Vibrionaceae, Pasteurellaceae; 34 рода)

Группа 6. Анаэробные грамотрицательные, прямые и изогнутые палочки (семейство Baсteroidaceae -- 13 родов)

Группа 7. Сульфат- или серувосстанавливающие бактерии (7 родов)

Группа 8 Анаэробные грамотрицательные кокки (семейство Veillonellсeae -- 3 рода)

Группа 9. Риккетсии и хламидии (2 порядка, 4 семейства, 3 трибы, 15 родов)

Группа 10. Микоплазмы. Отдел Tenericutes. Класс Mollicutes, 3 семейства, 6 родов

Группа 11. Эндосимбионты простейших (реснитчатых, жгутиковых, амеб -- 5 родов), насекомых, и беспозвоночных.

Группа 12. Грамположительные кокки (2 семейства, 15 родов, в том числе Staphylococcus и Streptoccus

Группа 13. Грамположительные палочки и кокки, образующие споры (6 родов, в том чиcле Bacillus и Clostridium)

Группа 14. Не образующие спор Грамположительные правильные палочки (7 родов)

Группа 15. Грамположительные неправильные палочки, не образующие спор (21 род, в том числе Соrynebacterium)

Группа 16. Микобактерии (семейство Mycobacteriaceae, род Мycobacterium)

Группа 17. Нокардиоподобные бактерии (9 родов)

Эта классификация также далека от совершенства и, очевидно, будет подвергаться дальней изменению. Она насчитывает около 200 родов. Несомненно, некоторые из них будут подняты до семейства, а семейства -- до ранга порядка. Конечная цель систематики -- сделать классификацию максимально приближенной к естественной. Характеристика патогенных бактерий, описываем учебнике, будет дана в соответствии с данной классификацией их по Берги.

В 1993 г. в свет вышло новое руководство Берги «Определитель бактерий-9» (Bergey's Mani Determinative Bacteriology-9).

В составе четырех отделов («главных категорий») прокариот:

I. Грамотрицательные эубактерии, имеющие клеточную стенку, или Gracilicutes;

II. Грамположительные эубактерии имеющие клеточную стенку, или Firmicufes;

III. Эубактерии, лишенные клеточной стенки, или Tenerii

IV. Архебактерии, или Mendosicutes} выделено 35 групп родов.



4. Морфологические группы микроорганизмов

При изучении в световом микроскопе выделяют две основные формы микроорганизмов: кокки (шаровидные структуры) и бациллы (палочковидные структуры). Встречаются промежуточные (коккобациллы) и производные (нитевидные) формы. Таксономически важным признаком микроорганизмов является наличие жгутиков и их расположение.

Более тонкое строение бактерий выявляется с помощью электронной микроскопии. При этом обнаруживаются как общие для всех микроорганизмов структуры, так и уникальные, на которых основано разделение бактерий на основные таксономические группы: грамотрицательные и грамположительные.

По форме выделяют следующие основные группы микроорганизмов.

1. Шаровидные или кокки (с греч,- зерно)

2. Палочковидные

3. Извитые

4. Нитевидные

4.1 Кокковидные бактерии (кокки)

По характеру взаиморасположения после деления подразделяются на ряд вариантов.

1. Микрококки. Клетки расположены в одиночку. Входят в состав нормальной микрофлоры, находятся во внешней среде. Заболеваний у людей не вызывают.

2. Диплококки. Деление этих микроорганизмов происходит в одной плоскости, образуются пары клеток. Среди диплококков много патогенных микроорганизмов - гонококк, менингококк, пневмококк.

3. Стрептококки. Деление осуществляется в одной плоскости, размножающиеся клетки сохраняют связь (не расходятся), образуя цепочки. Много патогенных микроорганизмов- возбудители ангин, скарлатины, гнойных воспалительных процессов.

4. Тетракокки. Деление в двух взаимоперпендикулярных плоскостях с образованием тетрад (т.е. по четыре клетки). Медицинского значения не имеют.

5. Сарцины. Деление в трех взаимоперпендикулярных плоскостях, образуя тюки (пакеты) из 8, 16 и большего количества клеток. Часто обнаруживают в воздухе.

6. Стафилококки (от лат.- гроздь винограда). Делятся беспорядочно в различных плоскостях, образуя скопления, напоминающие грозди винограда. Вызывают многочисленные болезни, прежде всего гнойно-воспалительные.

4.2 Палочковидные формы микроорганизмов

1. Бактерии - палочки, не образующие спор.

2. Бациллы - аэробные спорообразующие микробы. Диаметр споры обычно не превышает размера ("ширины") клетки (эндоспоры).

3. Клостридии - анаэробные спорообразующие микробы. Диаметр споры больше поперечника (диаметра) вегетативной клетки, в связи с чем клетка напоминает веретено или теннисную ракетку. Необходимо иметь в виду, что термин "бактерия"' часто используют для обозначения всех микробов-прокариот. В более узком (морфологическом) значении бактерии - палочковидные формы прокариот, не имеющих спор.

4.3 Извитые формы микроорганизмов

1. Вибрионы и кампилобактерии - имеют один изгиб, могут быть в форме запятой, короткого завитка.

2. Спириллы - имеют 2-3 завитка.

3. Спирохеты - имеют различное число завитков, аксостиль - совокупность фибрилл, специфический для различных представителей характер движения и особенности строения (особенно концевых участков). Из большого числа спирохет наибольшее медицинское значение имеют представители трех родов- Borrelia, Treponema, Leptospira.

Контрольные вопросы (обратная связь)

1. Основные этапы возникновения жизни.

2. Происхождение и пути эволюции микроорганизмов.

3. Где применяются микроорганизмы?

4. Основные этапы возникновения жизни.

5. Что такое L-трансформация бактерий?



Иллюстрации

Морфологические группы микроорганизмов

	стафилококки
	стрептококки
	сарцины
	диплококки
	бактерии (палочки не образующие спор)
	клостридии (анаэробные спорообразующие микробы)
	Спириллы

Литература

2. Воробьев А.А. Медицинская микробиология, вирусология и иммунология: Уч-к для ст-в мед. вузов / ред. Воробьев А.А. - М.: МИА, 2008. - 704 с.

3. Зверев В.В., Бойченко М. Н. Медицинская микробиология, вирусология и иммунология: в 2 т.: учебник. - М: ГЭОТАР-Медиа 2010, 2011. - 448 с., т.1

4. Зверев В.В., Бойченко М. Н. Медицинская микробиология, вирусология и иммунология: в 2 т.: учебник. - М: ГЭОТАР-Медиа 2010, 2011. - 480 с., т.2

5. Компьютерная программа "Диаморф" - "Медицинская микробиология" - атлас-руководство по бактериологии микологии, протозоологии и вирусологии под редакцией акад. проф. Воробьева А.А.

6. Коротяев А.И. Медицинская микробиология, иммунология и вирусология : учебник для мед. вузов / А.И. Коротяев, С.А. Бабичев. - 5-е изд., испр. и доп. - СПб. : СпецЛит, 2012. - 760 с.: ил.

7. Медицинская микробиология / Гл. ред В.И. Покровский, O.K. Поздеев. - М.: ГЭОТАР МЕДИЦИНА, 2006. -- 1200 с.

8. Райкис Б.Н. Общая микробиология с вирусологией и иммунологией (в графическом изображении): Учб.пос. - М.: Триада-Х, 2002. - 348 с

9. Stanier R.Y., van Niel C.B. The main outlines of bactreial classification. J. Bacteriol., 1941. - N42.- PP.437-66.

10. Woese C.R. and Fox G.E. Phylogenetic structure of the prokaryotic domain: the primary kingdoms. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1977. - N5.- P.221-71.

11. Gupta R.S., Johari V. The origin of eukaryotic cell. Trends Biochem., 1996. - N21.- 166-71PP.

12. Gupta R. Protein phylogenesis and signature sequences: A reappraisal of evolutionary relationships among archaebacteria, eubacteria, and eukaryotes. Microb. Molec. Biol. Rev., 1998. - N62. - P.1435-91.

13. Сидоренко С.В. Место бактерий в живой природе // Consilium Medicum,

14. Поль Декрафт. Охотники за микробами.

14. Определитель бактерий Берги, Мир, 1997 г. Размещено на Allbest.ru

...