Основы микробиологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Строение эукариотической клетки. Функции, химический состав основных компонентов

2. Питание микроорганизмов. Внеклеточное пищеварение. Механизмы проникновения питательных веществ в клетку: простая диффузия, облегченная диффузия, активный транспорт

3. Генетика как наука. Понятие о наследственности. Генотип и Фенотип микроорганизмов

4. Санитарно-бактериологический контроль на предприятиях общественного питания

1. Строение эукариотической клетки. Функции, химический состав основных компонентов

Каждая эукариотическая клетка имеет обособленное ядро, в котором заключен отграниченный от матрикса ядерной мембраной генетический материал. Генетический материал сосредоточен преимущественно в виде хромосом, имеющих сложное строение и состоящих из нитей ДНК и белковых молекул. Деление клеток происходит посредством митоза (непрямое деление клетки) Среди эукариотов есть как одноклеточные, так и многоклеточные организмы.

Размеры клеток тела человека варьируются от 2--7 мкм (у тромбоцитов) до гигантских размеров (до 140 мкм у яйцеклетки).

Форма клеток обусловлена выполняемой ими функцией: нервные клетки -- звездчатые за счет большого количества отростков (аксона и дендритов), мышечные клетки -- вытянутые, так как должны сокращаться, эритроциты могут менять свою форму при продвижении по мелким капиллярам.

Строение клетки показано на рисунке 1.

эукариотический диффузия генотип микроорганизм

Плазмалемма (клеточная оболочка) животных клеток образована мембраной, покрытой снаружи слоем гликокаликса толщиной 10-20 нм. Плазмалемма выполняет отграничивающую, барьерную, транспортную и рецепторную функции. Благодаря свойству избирательной проницаемости плазмалемма регулирует химический состав внутренней среды клетки. В плазмалемме размещены молекулы рецепторов, которые избирательно распознают определенные биологически активные вещества (гормоны). В пластах и слоях соседние клетки удерживаются благодаря наличию разного вида контактов, которые представлены участками плазмалеммы, имеющими особое строение. Изнутри к мембране примыкает кортикальный (корковый) слой цитоплазмы толщиной 0,1--0,5 мкм.

Цитоплазма. В цитоплазме находится целый ряд оформленных структур, имеющих закономерные особенности строения и поведения в разные периоды жизнедеятельности клетки. Каждая из этих структур несёт определенную функцию. Отсюда возникло сопоставление их с органами целого организма, в связи с чем они получили название органеллы, или органоиды. В цитоплазме откладываются различные вещества - включения (гликоген, капли жира, пигменты). Цитоплазма пронизана мембранами эндоплазматической сети.

Эндоплазматическая сеть (ЭДС). Эндоплазматическая сеть - это разветвлённая сеть каналов и полостей в цитоплазме клетки, образованная мембранами. На мембранах каналов находятся многочисленные ферменты, обеспечивающие жизнедеятельность клетки. Различают 2 вида мембран ЭДС - гладкие и шероховатые. На мембранах гладкой эндоплазматической сети находятся ферментные системы, участвующие в жировом и углеводном обмене. Основная функция шероховатой эндоплазматической сети - синтез белков, который осуществляется в рибосомах, прикрепленных к мембранам. Эндоплазматическая сеть - это общая внутриклеточная циркуляционная система, по каналам которой транспортируются вещества внутри клетки и из клетки в клетку.

Рибосомы осуществляют функцию синтеза белков. Рибосомы представляют собой сферические частицы диаметром 15-35нм, состоящие из 2 субъединиц неравных размеров и содержащие примерно равное количество белков и РНК. Рибосомы в цитоплазме располагаются или прикрепляются к наружной поверхности мембран эндоплазматической сети. В зависимости от типа синтезируемого белка рибосомы могут объединяться в комплексы - полирибосомы. Рибосомы присутствуют во всех типах клеток.

Комплекс Гольджи. Основным структурным элементом комплекса Гольджи является гладкая мембрана, которая образует пакеты уплощенных цистерн, или крупные вакуоли, или мелкие пузырьки. Цистерны комплекса Гольджи соединены с каналами эндоплазматической сети. Синтезированные на мембранах эндоплазматической сети белки, полисахариды, жиры транспортируются к комплексу, конденсируются внутри его структур и "упаковываются" в виде секрета, готового к выделению, либо используются в самой клетке в процессе её жизнедеятельности.

Митохондрии. Всеобщее распространение митохондрий в животном и растительном мире указывают на важную роль, которую митохондрии играют в клетке. Митохондрии имеют форму сферических, овальных и цилиндрических телец, могут быть нитевидной формы. Размеры митохондрий 0,2-1мкм в диаметре, до 5-7мкм в длину. Длина нитевидных форм достигает 15-20мкм. Количество митохондрий в клетках различных тканей неодинаково, их больше там, где интенсивны синтетические процессы (печень) или велики затраты энергии. Стенка митохондрий состоит из 2-х мембран - наружной и внутренней. Наружная мембрана гладкая, а от внутренней внутрь органоида отходят перегородки - гребни, или кристы. На мембранах крист находятся многочисленные ферменты, участвующие в энергетическом обмене. Основная функция митохондрий - синтез АТФ.

Лизосомы - небольшие овальные тельца диаметром около 0,4мкм, окруженные одной трехслойной мембраной. В лизосомах находится около 30 ферментов, способных расщеплять белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, липиды и др. вещества. Расщепление веществ с помощью ферментов называется лизисом, поэтому и органоид назван лизосомой. Полагают, что лизосомы образуются из структур комплекса Гольджи либо непосредственно из эндоплазматической сети. Функции лизосом: внутриклеточное переваривание пищевых веществ, разрушение структуры самой клетки при её отмирании в ходе эмбрионального развития, когда происходит замена зародышевых тканей на постоянные, и в ряде других случаев.

Центриоли. Клеточный центр состоит из 2-х очень маленьких телец цилиндрической формы, расположенных под прямым углом друг к другу. Эти тельца называются центриолями. Стенка центриоли состоит из 9-ти пар микротрубочек. Центриоли способны к самосборке и относятся к самовоспроизводящимся органоидам цитоплазмы. Центриоли играют важную роль в клеточном делении: от них начинается рост микротрубочек, образующих веретено деления.

Ядро. Ядро - важнейшая составная часть клетки. Оно содержит молекулы ДНК и поэтому выполняет две главные функции: 1) хранение и воспроизведение генетической информации, 2) регуляция процессов обмена веществ, протекающих в клетке. Клетка утратившая ядро, не может существовать. Ядро также неспособно к самостоятельному существованию. Большинство клеток имеет одно ядро, но можно наблюдать 2-3ядра в одной клетке, например в клетках печени. Известны многоядерные клетки с числом ядер в несколько десятков. Формы ядер зависят от формы клетки. Ядра бывают шаровидные, многолопастные. Ядро окружено оболочкой, состоящей из двух мембран, имеющих обычное трёхслойное строение. Наружная ядерная мембрана покрыта рибосомами, внутренняя мембрана гладкая. Главную роль в жизнедеятельности ядра играет обмен веществ между ядром и цитоплазмой. Содержимое ядра включает ядерный сок, или кариоплазму, хроматин и ядрышко. В состав ядерного сока входят различные белки, в том числе большинство ферментов ядра, свободные нуклеотиды, аминокислоты, продукты деятельности ядрышка и хроматина, перемещающиеся из ядра в цитоплазму. Хроматин содержит ДНК, белки и представляет собой спирализованные и уплотненные участки хромосом. Ядрышко представляет собой плотное округлое тельце, располагающееся в ядерном соке. Число ядрышек колеблется от 1 до 5-7 и более. Ядрышки есть только в неделящихся ядрах, во время митоза они исчезают, а после завершения деление образуются вновь. Ядрышко не является самостоятельным органоидом клетки, оно лишено мембраны и образуется вокруг участка хромосомы, в котором закодирована структура рРНК. В ядрышке формируются рибосомы, которые затем перемещаются в цитоплазму. Хроматином называют глыбки, гранулы и сетевидные структуры ядра, интенсивно окрашивающиеся некоторыми красителями и отличные по форме от ядрышка.

2. Питание микроорганизмов. Внеклеточное пищеварение. Механизмы проникновения питательных веществ в клетку: простая диффузия, облегченная диффузия, активный транспорт

Питание -- это процесс усвоения организмом веществ, необходимых для его жизнедеятельности. Микроорганизмы питаются (поглощают) и выделяют продукты обмена всей поверхностью клетки. Посредством питания осуществляется связь организма с внешней средой.

Питательные вещества могут поступать в клетку только в растворенном виде, поэтому расщепление нерастворимых сложных органических соединений на более простые происходит вне клетки. На возможность проникновения питательных веществ в клетку оказывают влияние различные факторы: величина и структура молекул вещества, концентрация веществ в клетке и питательной среде, свойства клеточной стенки и цитоплазматической мембраны, через которые в клетку проникают питательные вещества.

Источниками питания микроорганизмов могут служить самые разнообразные вещества. Одни микробы питаются неорганическими соединениями, получая нужные углерод и азот из неорганических веществ, и затем строят из них органические соединения. Такие микроорганизмы называются автотрофными.

Среди автотрофных микробов встречаются такие, которые усваивают углекислый газ, подобно зеленым растениям, с использованием солнечной энергии (фотосинтез). К ним относятся, например, некоторые пигментные бактерии, зеленые и пурпурные серобактерии. В их клетках находятся пигменты, выполняющие роль хлорофилла зеленых растений.

Некоторые автотрофные микроорганизмы для синтеза нужных органических соединений вместо солнечной энергии используют энергию химических реакций окисления минеральных веществ (хемосинтез). К числу таких микробов принадлежат водородные бактерии, окисляющие водород с образованием воды, нитрифицирующие бактерии, окисляющие аммиак в азотную кислоту, и др.

Многие микробы в качестве источников питания могут использовать только готовые органические соединения. Эти микроорганизмы называются гетеротрофными.

Среди гетеротрофных микроорганизмов есть такие, которые живут за счет органических остатков животного и растительного мира. Их называют сапрофитами. К ним относятся микроорганизмы, разлагающие различные органические вещества в почве и воде, и микроорганизмы, вызывающие порчу пищевых продуктов. Сапрофитами являются многие бактерии, плесневые грибки и дрожжи.

Большинство сапрофитов использует в качестве источников азота различные белковые вещества, а в отдельных случаях - неорганические азотистые соединения (соли аммония и азотной кислоты).

Часть гетеротрофных микроорганизмов способна развиваться только в живом организме, питаясь его органическими веществами. Такие гетеротрофы называются паразитами. К их числу относятся микроорганизмы - возбудители различных заболеваний человека, животных и растений. Паразиты особенно требовательны к источникам азота, они могут существовать лишь за счет белков того организма, в котором паразитируют.

Все микроорганизмы нуждаются в источниках минеральных веществ, а также витаминов.

Потребность микроорганизмов в минеральных веществах незначительна; достаточно сказать, что 10 млрд. бактериальных клеток содержат всего 1 мг минеральных веществ. Однако без них рост микроорганизмов невозможен.

Многие микроорганизмы получают минеральные элементы (фосфор, серу, калий, магний, железо) из минеральных солей, другие лучше усваивают эти элементы из органических веществ.

Источником микроэлементов (меди, цинка, никеля, марганца и других) для микробов является обычно тот же субстрат, из которого они получают все другие элементы питания.

Вода и прочие питательные вещества служат источником кислорода и водорода.

Для нормального роста микроорганизмы нуждаются в витаминах группы В (B1, В2, В3 и т.д.), С, РР и др. При отсутствии какого-либо витамина в питательной среде у микроорганизмов резко нарушается обмен веществ и рост микробных клеток становится невозможным. Некоторые же микробы могут нормально развиваться на питательной среде, не содержащей витаминов. Они способны сами вырабатывать витамины и накапливать их в своем теле, иногда в очень значительных количествах. Отдельные из таких микробов используются для промышленного получения витаминов (В2, В12).

Внеклеточное пищеварение характерно для всех гетеротрофных организмов, клетки которых имеют клеточную стенку. При этом способе пищеварения пищеварительные ферменты секретируются во внешнюю среду или закрепляются на наружной мембране (у грамотрицательных бактерий) либо на клеточной стенке. Переваривание пищи происходит вне клетки, образовавшиеся мономеры всасываются с помощью белков-транспортеров клеточной мембраны.

Поступление различных веществ в бактериальную клетку зависит от величины и растворимости их молекул в липидах или воде, рН среды, концентрации веществ, различных факторов проницаемости мембран и др. Клеточная стенка пропускает небольшие молекулы и ионы, задерживая макромолекулы массой более 600 Да. Основным регулятором поступления веществ в клетку является цитоплазматическая мембрана. Условно можно выделить три механизма проникновения питательных веществ в

бактериальную клетку: простая диффузия, облегченная диффузия, активный транспорт.

Наиболее простой механизм поступления веществ в клетку простая диффузия, при которой перемещение веществ происходит вследствие разницы их концентрации по обе стороны цитоплазматической мембраны. Вещества проходят через липидную часть цитоплазматической мембраны (органические молекулы, лекарственные препараты) и реже по заполненным водой каналам в цитоплазматической мембране. Пассивная диффузия осуществляется без затраты энергии.

Облегченная диффузия происходит также в результате разницы концентрации веществ по обе стороны цитоплазматической мембраны. Однако этот процесс осуществляется с помощью молекул-переносчиков, локализующихся в цитоплазматической мембране и обладающих специфичностью. Каждый переносчик транспортирует через мембрану соответствующее вещество или передает другому компоненту цитоплазматической мембраны собственно переносчику. Белками-переносчиками могут быть пермеазы, место синтеза которых цитоплазматическая мембрана. Облегченная диффузия протекает без затраты энергии, вещества перемещаются из области с более высокой концентрацией в область с более низкой.

Активный транспорт происходит с помощью пермеаз и направлен на перенос веществ меньшей концентрации в сторону большей, то есть как бы против течения, поэтому данный процесс сопровождается затратой метаболической энергии, образующейся в результате окислительно-восстановительных реакций в клетке.

3. Генетика как наука. Понятие о наследственности .Генотип и Фенотип микроорганизмов

Генетика (от греч. гензфщт -- происходящий от кого-то) - наука, изучающая наследственность и изменчивость живых организмов и методы управления ими. Наследственность и изменчивость являются предметом изучения генетики. Основоположник генетики - Г. Мендель.

Наследственность - способность организмов передавать свои признаки, свойства из поколения в поколение.

Генотип -- совокупность генов бактериальной клетки;

фенотип -- совокупность всех признаков и свойств, проявляемых данной культурой. В отличие от особей высших организмов, у которых исследуются признаки и свойства каждой особи, у микроорганизмов изучаются признаки и свойства в целом всей культуры, т. е. совокупности клеток, включающих миллионы и миллиарды особей. Культуры микробов могут отличаться морфологическими, физиологическими и биохимическими признаками. К морфологическим признакам относятся окраска, размер, форма, характер края и поверхности отдельно растущих колоний и т. д.; к физиологическим и биохимическим -- способность или неспособность расти при пониженной или повышенной температуре, устойчивость к антибиотикам, различным ядам, облучению, отношение к питательным средам.

4. Санитарно-бактериологический контроль на предприятиях общественного питания

В целях осуществления постоянного санитарно-бактериологического контроля на предприятиях общественного питания, пищевых отраслей различного профиля за поверхностью объектов, контактирующих с продукцией, применяются различные показатели. Например, определяют общую бактериальную обсемененность объекта (руки работников, спецодежда, оборудование и т.п.), наличие санитарно-показательной микрофлоры (Бактерии группы кишечных палочек (БГКП), энтерококков), а также в отдельных случаях наличие на поверхности исследуемого объекта условно-патогенной и патогенной микрофлоры, характерной для данного производства (при использовании мясного сырья - микроорганизмов рода Salmonella, в кондитерском производстве - Staphylococcus). Общую бактериальную обсемененность объекта определяют количественно (обычно в перерасчете на 1см² поверхности- микробное число), а также, в отдельных случаях- качественно.

Данные показатели определяются как в плановом порядке в лабораториях производства и работниками СЭС, так и внепланово по эпидемическим показаниям.

Отбор проб для санитарно-микробиологического исследования предметов обихода и оборудования проводится с помощью следующих методов:

* смывов (тампонами или салфетками);

* отпечатков (контактный метод);

* агаровой заливки.

Метод смывов. Этот метод является основным при отборе проб для исследования твердых поверхностей. Смывы с крупных плоских поверхностей (столы, подоконники, полы, стулья, оборудование, инвентарь и т.д.) производят перед началом рабочего дня, либо после санитарной обработки в санитарные дни. Общая площадь поверхности крупных объектов, с которой берется смыв - 100 см². Для ограничения поверхности используют шаблон (трафарет) площадью 25 см², изготовленный из металла, накладывая его последовательно на 4 разных участка. Трафареты перед отбором смывов должны быть простерилизованы. Смывы с рук работников следует производить перед началом работы. При взятии смывов с рук протирают тампоном обе ладони рук, проводя не менее 5 раз по одной ладони и пальцам, затем протирают участки между пальцами, ногти и под ногтями. При взятии смывов с санитарной одежды протирают 4 площадки по 25 см²: нижнюю часть каждого рукава и две площадки с верхней и передней части спецовки. Смывы с посуды на предприятиях общественного питания производят, протирая тампоном всю поверхность исследуемых объектов - для тарелок, рабочую поверхность - для ложек, вилок и т.д. (в количестве 2-3 штуки для мелких объектов). Смывы с мелких предметов можно получить, погрузив их непосредственно в колбу со стерильной жидкостью. В течение 10 мин их встряхивают, затем полученную смывную среду используют для посевов. В каждом случае используют стерильные ватные или марлевые тампоны, которые перед употреблением смачивают стерильным изотоническим раствором хлорида натрия, водой или питательной средой (чаще мясопептонным бульоном или средой Кесслера). При контроле жирных поверхностей пользуются сухими тампонами или салфетками.

Салфетки помещают в колбы с увлажняющей жидкостью и транспортируют в лаборатории с соответствующим сопроводительным документом, где проводятся соответствующие посевы: на общую обсемененность смыва или его разведения, на присутствие санитарно-показательных (БГКП, энтерококков), патогенных (сальмонелл, синегнойной палочки, протея) микроорганизмов на соответствующие среды.

Метод отпечатков, или контактный метод, применяется для определения биологической контаминации ровной гладкой поверхности (как горизонтальной, так и вертикальной). Кусочки марли (в виде кружков диаметром 3--6 см), мембранные фильтры или полоски фильтровальной бумаги помещают в чашки Петри и заливают расплавленной плотной средой (3% мясо-пептонным агаром или средой Эндо двойной концентрации). После остывания стерильным пинцетом забирают кружочки или полоски и накладывают стороной, пропитанной средой, на исследуемую поверхность, прижимая осторожно пинцетом. Затем переносят в стерильную чашку Петри для последующей инкубации (нижней поверхностью вверх). Метод отпечатков выгодно отличается от метода смывов возможностью непосредственного обнаружения загрязнения объектов окружающей среды и отсутствием потери микробов в исследуемых предметах (что всегда происходит при распределении микрофлоры со смытой поверхности в смачивающей жидкости).

Метод агаровой заливки применяется для определения микрофлоры различных горизонтальных поверхностей, а также тканей. Для отбора пробы используется специальная металлическая пластинка высотой 2 см в виде кольца усеченной формы с диаметром верхней поверхности круга 5 см и нижней меньшей - 4см. Перед исследованием кольцо фламбируют обжиганием, охлаждают, помещают на поверхность исследуемого объекта нижним краем и заливают расплавленным и остуженным до 45 °С мясопептонным агаром или средой Эндо. Спустя 5-10 мин после застывания среды кольцо осторожно снимают и вытряхивают в стерильную чашку Петри застывшую агаровую пластинку вверх нижней поверхностью, соприкасавшейся с исследуемым объектом. Метод удобен тем, что на поверхность среды захватываются все микроорганизмы, находящиеся на исследуемом участке объекта, но он не дает представления об общей обсемененности предметов из-за ограниченности исследуемой площади. Его рекомендуют применять при небольшой бактериальной загрязненности.

Определение общей микробной обсемененности объекта

Этот показатель определяют из смачивающей жидкости, применяемой при взятии смывов. Посев производят по обычной методике определения общего микробного числа. В пробирках с тампонами или в колбах, содержащих салфетки (после проведения смывов), общий объем жидкости доводят до 10 мл, добавляя стерильный изотонический раствор хлорида натрия и получая исходное разведение 1:10. После интенсивного 2-3- минутного встряхивания готовят десятикратные разведения. В зависимости от предполагаемой степени загрязненности посевы производят из нескольких разведений.

Определение титра БГКП в смывах Определение титра БГКП проводят бродильным методом. При предполагаемой малой степени фекального загрязнения предварительно производят посев смыва на среду обогащения (среда Кесслера). Подсчет титра проводят на 1см² поверхности. При обнаружении БГКП контактным методом или методом агаровой заливки используют среду Эндо. В этом случае можно провести расчет числа БГКП на 1 см² поверхности исследуемого предмета (индекс БГКП). Идентификация выделенных культур БГКП (если это необходимо) ведется как при исследовании питьевой воды. Однако чаще всего на производстве пользуются более строгим показателем- по первой бродильной пробе. В этом случае последовательно отбирают несколько десятков смывов с разных объектов (с оборудования крупных размеров- 2-4 смыва из разных мест) на среду Кесслер или Кода. После инкубации пробирок со смывами в термостате при 37°С 18-24ч считают процент смывов с наличием в них БГКП от общего числа взятых смывов.

Определение энтерококков в смывах. Проводится титрационным методом или методом мембранных фильтров. Обильный рост колоний энтерококков свидетельствует о свежем фекальном загрязнении исследуемого предмета обихода. За титр энтерококка принимается то предельное разведение смыва, в котором обнаружены энтерококки.

Исследование смывов на присутствие патогенных стафилококков, сальмонелл, протеев, синегнойной палочки проводят так же, как при санитарно-бактериологическом контроле пищевых продуктов.

Оценка санитарного состояния объектов окружающей среды

При оценке санитарно-микробиологического состояния объектов исходят из цели обследования и назначения этих объектов. Официальных регламентаций о состоянии, составе микрофлоры различных объектов практически нет.

Имеющиеся инструктивные материалы по санитарно- микробиологическому контролю предприятий общественного питания и торговли пищевыми продуктами указывают на то, что фекальное загрязнение должно быть исключено, т. е. не должно быть БГКП на оборудовании (не соприкасающимся с сырыми продуктами), на вымытой посуде. На всех обследуемых предметах обихода и оборудования не должны обнаруживаться патогенные микроорганизмы: их присутствие указывает на реальную опасность заражения. К сожалению, не всегда удается избежать фекального загрязнения на производстве. В связи с этим, исходя из опыта санитарной практики, если БГКП обнаруживаются только в 5% проб, взятых с предметов обихода и оборудования, санитарно-гигиеническое состояние обследуемого предприятия расценивается как удовлетворительное.

По показателям общей обсемененности: санитарное состояние поверхности считается отличным, если общее микробное число (ОМЧ) на 1см² не превышает 100, хорошим - при микробном числе от 100 до 1000, удовлетворительным - более 1000, плохим - более 10000.

Размещено на Allbest.ru